Головка блока цилиндров - это важнейшая деталь для каждого современного укомплектовываются абсолютно все силовые установки, будь это дизельный автомобиль или бензиновый. Конечно, различия между ними есть - и вид топлива, однако устройство и принцип работы головки блока от этого не изменяются. Поэтому сегодня мы разберем общую конструкцию данного элемента.
и принцип работы
Несмотря на свою важность в работе двигателя, головка блока цилиндров имеет вполне простую конструкцию. Данный механизм состоит из таких частей, как:
- клапаны газораспределения, а именно впускной и выпускной;
- свечи зажигания (в случае с бензиновым) либо форсунки (в случае с дизельным двигателем);
- блок камеры сгорания топливно-воздушной смеси.
Исходя из фото, предоставленного в самом начале статьи, мы видим, что представляет собой конструктивную часть двигателя (по сути, большую алюминиевую крышку) с запрессованными седлами клапанов и направляющими втулками. Следует отметить, что оси этих деталей должны полностью совпадать друг с другом, иначе в противном случае весь кривошипно-шатунный механизм выйдет из строя.
Головка ДВС и блок конструктивно соединяются между собой при помощи специальной огнеупорной сталеасбестовой прокладки. Последняя исключает возможность выхода газов через место соединения устройств и потерю компрессии. Следует отметить, что данная прокладка, несмотря на свою примитивную конструкцию, очень важна для автомобиля. В случае потери ее герметизационных свойств может ухудшиться работа всего двигателя. Вначале произойдет явление компрессии, мотор потеряет свою мощность, а затем и вовсе может прекратить работу. Тяга автомобиля прекращается из-за несанкционированного выхода газов из камеры. А учитывая то, что внутри ДВС образуется высокая степень сжатия (порядка 2 тысяч атмосфер на дизельных и 100 на бензиновых моторах), потеря мощности может быть существенной.
Головка блока цилиндров (ГАЗель 3302 в том числе) также входит в состав КШМ, поэтому ее взаимосвязь с двигателем является непосредственной.
Особенности технического обслуживания
Каждая деталь, какой бы надежной она ни была, рано или поздно подвергается износу, несмотря на то что головка блока цилиндров (ВАЗ-2110 в том числе) может прослужить от 200 до 400 тысяч километров. Это не исключает возможности ее деформации и износа ранее. Как правило, это происходит вследствие частого но ГБЦ может сломаться и по причине несвоевременной замены прокладки. Поэтому, чтобы головка блока прослужила как можно дольше, во-первых, не перегревайте мотор и не пытайтесь охлаждать его водой сверху. Во-вторых, регулярно меняйте и проверяйте состояние прокладки. То же самое относится и к крепежным болтам. Далее не забывайте о сезонной чистке клапанов впускного и выпускного такта он нагара. При соблюдении этих простых советов ваш двигатель прослужит долго и без всяких поломок.
Головка цилиндров большинства бензиновых двигателей изготавливается из алюминиевого сплава. Алюминиевый сплав имеет преимущества в том, что он легче, чем чугун и обладает лучшими характеристиками теплопроводности, благодаря чему его легче охлаждать. Однако, он имеет некоторые недостатки, такие как легкая повреждаемость и более высокое тепловое расширение.
ВНИМАНИЕ!
При ремонте головки цилиндров следует обращать внимание на следующее.
Будьте осторожны, чтобы не поцарапать или иначе не повредить поверхности головки цилиндров, к которым прилегают прокладка головки блока и прокладка коллектора,
Болты головки цилиндров должны затягиваться на холодном двигателе, заранее определенным методом, в надлежащей последовательности с приложением указанного момента затяжки. Есть два метода затяжки - обычный метод и метод затяжки в области пластической деформации.
Рис. 1 - Устройство головки блока цилиндров.
Клапаны и сопряженные с ними детали
1. Клапан
Клапаны изготавливаются из специальной стали, потому что они подвергаются воздействию высоких давлений и температур. Клапан всегда поджимается в направлении закрытия усилием пружины, а когда на него действует усилие от распределительного вала, клапан движется вниз внутри направляющей втулки клапана в головке цилиндров, чтобы открыть впускной или выпускной канал. Обычно диаметр тарелки впускного клапана немного больше, чем выпускного клапана.
Для того, чтобы обеспечить хорошее уплотнение между клапаном и седлом клапана, угол конуса клапана составляет обычно 44,5° или 45,5°.
Рис. 2 - Клапан.
2. Пружина клапана
Пружина клапана применяется для закрытия клапана. У большинства двигателей устанавливается одна пружина на клапан, но на некоторых двигателях применяются две пружины на клапан.
Чтобы предотвратить отрыв клапана от толкателя, когда двигатель работает на высоких оборотах, используются пружины с неодинаковым шагом или двойные пружины.
Рис. 3 - Виды пружин клапанов.
ВНИМАНИЕ!
Отрыв клапана от толкателя вызывается работой пружины клапана, не связанной с работой кулачка. Отрыв клапана появляется, когда двигатель работает при частоте вращения выше максимально допустимой. Он не только вызывает ненормальный шум двигателя, но и является причиной удара поршня по клапану, что может привести к повреждению этих деталей. Пружины с неодинаковым шагом асимметричного типа устанавливаются витками с более широким шагом вверх.
Седло клапана запрессовывается в головку цилиндров. Когда клапан закрывается, тарелка клапана плотно прилегает к седлу клапана, чтобы поддерживать герметичность камеры сгорания. Седло клапана также отводит тепло от клапана к головке цилиндров для охлаждения клапана. Так как седло клапана подвергается воздействию горячих отработавших газов и повторяющимся контактам с клапаном, оно изготавливается из специальной стали, имеющей высокие тепло- и износостойкость.
Рис. 4 - Седло клапана.
ДЛЯ СПРАВОК Седло клапана обычно имеет форму конуса 45°, чтобы соответствовать форме конуса клапана. Ширина рабочей фаски седла клапана обычно составляет от 1,2 до 1,8 мм. Чрезмерная ширина рабочей фаски седла клапана вероятно будет вызывать проникновение углерода между клапаном и седлом, хотя эффект охлаждения будет высоким. Если она слишком узкая, будет улучшаться герметичность, но эффект охлаждения будет снижаться.
Направляющая втулка клапана обычно изготавливается из чугуна и запрессовывается в головку цилиндров. Направляющая втулка клапана направляет клапан так, что его рабочая поверхность правильно прилегает к седлу клапана. Сопряженные поверхности стержня клапана и направляющей втулки клапана смазываются моторным маслом. Чтобы предотвратить попадание большого количества моторного масла в камеру сгорания через зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой, в верхней части направляющей втулки клапана предусматривается масляное уплотнение.
Неплавное движение или заедание стержня клапана в направляющей втулке клапана называется "заеданием клапана". Оно появляется, когда зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой клапана слишком мал или когда они недостаточно смазываются.
Если масляное уплотнение стержня клапана разрушается или затвердевает, или если зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой клапана чрезмерный, моторное масло будет попадать в камеру сгорания. Это масло будет сгорать в камере сгорания и выбрасываться через выхлопную трубу. Как результат, будет увеличиваться расход моторного масла.
Обычно масло легче попадает в камеру сгорания через впускной клапан.
5. Механизмы поворота клапана.
На некоторых двигателях вместо тарелок пружин клапанов применяются механизмы поворота клапана.
Механизм поворота клапана поворачивает клапан, тем самым предотвращая неплотное прилегание к седлу клапана, вызываемое соединениями свинца или нагаром, отлагающимися на рабочей поверхности клапана при сгорании этилированного бензина.
Обычно механизмы поворота клапана устанавливаются на выпускных клапанах.
Механизм поворота клапана состоит из корпуса механизма, спиральной пружины, плоской пружины и замка.
Кольцеобразная спиральная пружина устанавливается в канавку в корпусе механизма и слегка сплющивается плоской пружиной при установке пружины клапана.
Рис.5 - Механизм поворота клапана
Рис. 6 - Работа механизма
Когда клапан открывается, пружина клапана сжимается и ее усилие становится большим. Это заставляет наружную часть плоской пружины слегка изгибаться вверх, при этом спиральная пружина сплющивается еще больше. Это, в свою очередь, заставляет поворачиваться корпус механизма.
В это время точка А скользит, но точки В и С не скользят.
Когда клапан закрывается, то есть, когда пружина клапана расширяется, усилие пружины клапана ослабевает.
Изгиб плоской пружины поэтому становится меньшим и спиральная пружина возвращается в свое первоначальное состояние. Это вызывает скольжение в точках В и С, тогда как в точке А скольжение не происходит. Поэтому корпус механизма поворота остается в том же положении, как и при открытом клапане.
Тойота Мотор Корпорэйшн
Головка блока цилиндров – важнейшая часть любого двигателя автомобиля. Для его нужна головка блока цилиндров? Из чего она состоит? Каково предназначение ГБЦ? Как производится диагностика головки блока цилиндров, ремонт и замена? Сегодня мы постараемся ответить на все эти вопросы.
Применение первой головки осуществлялось со дня рождения самого первого двигателя. Без этой составляющей невозможно эксплуатировать ни один двигатель.
Устройство ГБЦ
Головка блока цилиндров – это верхняя часть двигателя, которая устанавливается на блок и закрывает его верхнюю часть.
Она имеет довольно сложную конструкцию, которая изготавливается, как правило, из алюминиевого сплава или специального легированного чугуна. Изнутри имеется много идеально гладких поверхностей – это еще раз подтверждает ее значимость в двигателе любого автомобиля. Чтобы достичь максимально герметичного соединения с двигателем, ее ширина снизу делается большей, а между двигателем и головкой устанавливается специальная прокладка.
Головка блока представляет собой отдельную деталь, на которую крепятся другие узлы. К ним относятся: распределительный вал (или валы, если он не один), клапана и их механизм, свечи зажигания, различные форсунки и многое другое. Камера сгорания находится непосредственно в ГБЦ, что указывает на то, что крепление впускных и выпускных коллекторов осуществляется на нее.
Количество головок может варьироваться, в зависимости от типа блока. Если блок имеет V-образную форму, то соответственно и количество головок будет две. На обычных, однорядных двигателях устанавливается одна ГБЦ.
Сверху на головку устанавливается крышка ГБЦ, которая защищает все ее узлы от попадания пыли и других инородных частиц. Для соединения, также применяется специальная уплотняющая прокладка. На верхней части крышки располагается заливное отверстие, через которое заливается масло. Это говорит о том, что масло попадает в картер именно через головку блока цилиндров.
Практически все процессы, происходящие в двигателе, осуществляются именно через головку блока цилиндров. На ГБЦ располагаются все механизмы, которые приводят в движение поршневой механизм. Это свечи зажигания, предназначенные для воспламенения смеси, клапанный механизм, с помощью которого осуществляется впуск топлива, выпуск отработанных газов, коллекторы и самое главное – распределительный вал. Он располагается на головке блока цилиндров и приводит в действие клапанный механизм. Все это защищается от внешних воздействий именно при помощи ГБЦ.
Кроме того, внутри головки располагаются камеры сгорания, в которых и происходит сжатие и воспламенение смеси. Это место имеет тесную связь с блоком цилиндров, в котором перемещаются поршни.
Головка блока цилиндров имеет две прокладки, с помощью которых осуществляется герметичная защита соединений с блоком и крышкой. Состояние двигателя во многом зависит от этих прокладок и самой ГБЦ.
Диагностика неисправностей и ремонт головки блока цилиндров
В процессе эксплуатации, головка блока испытывает большие нагрузки. Это и механическое воздействие деталей, и высокие температуры, образуемые в камере сгорания. Чаще всего, все неисправности сводятся к тому, что двигатель перестает развивать требуемую мощность и начинает работать неустойчиво. Если регулировка механизмов, имеющих к этому отношению, не дают должного эффекта, значит, самое время провести ремонт головки блока цилиндров.
Диагностика неисправностей начинается с внешнего осмотра газораспределительного механизма, а также корпуса головки. На ней недолжно быть все возможных трещин, сколов и прочих дефектов.
Кстати о трещинах. Это самая страшная неисправность ГБЦ. Она может образоваться в результате воздействия больших температур. Чаще всего, это происходит из-за частых перегревов двигателя. Вначале, это будет микротрещина, которая постепенно будет разрастаться. О ее присутствии будет говорить наличие в охлаждающей жидкости остатков масла и появление соответствующих пузырей в бачке. Трещина в блоке нарушит герметизацию клапанного механизма, что приведет к ослаблению посадки многих деталей. Как следствие, снижение мощности двигателя, падение компрессии и т п. Ремонт блока с трещиной, как и с любыми другими механическими повреждениями не допустим, поэтому его подвергают замене.
При снятии ГБЦ проверяют нижнюю плоскость соединения с блоком цилиндров. Для этого, к ней прикладывается специальная линейка по диагонали всей длины ГБЦ. Контроль зазоров выполняется с помощью измерительного щупа. Нормой измерений можно считать зазор, не превышающий 0,06 миллиметров. Если эта величина больше, то плоскость подвергают шлифовке.
Проверка износа шеек опоры кулачкового вала и его подшипников выполняется с помощью микрометра. Результаты измерений необходимо сравнить с нормами, которые допустимы именно для вашей модели двигателя. Если имеются определенные отклонения, то, исходя из значений, принимается решение о способе ремонта.
Состояние таких деталей, как коромысла, седла и рычаги определяется с помощью внешнего осмотра. В том случае, когда фаска «утоплена», но стержень, при этом, находится в порядке, то ее нужно обработать. После этого, клапан можно применять снова.
Всевозможные внешние дефекты в виде царапин, заусенцев и т п. устраняются при помощи шлифовки. Данная процедура, прежде всего, касается тех мест, где необходима герметизация соединений.
Данная процедура выполняется при обнаружении серьезных повреждений корпуса ГБЦ. Как было сказано ранее, к ним относятся различные трещины и отломившееся части. Помимо этого, замена потребуется в случае, когда отклонения величины зазоров от нормы значительно превышают допустимые значения и в любых других случаях, когда невозможно провести ремонт.
Вместе с новой головкой, необходимо сразу подвергать замене прокладку ГБЦ, а также прокладку ее крышки. Данные элементы всегда заменяются новыми при установке новой головки.
Чтобы провести замену, необходимо отсоединить все части, которые препятствуют демонтажу ГБЦ. Ими могут быть – инжектор, карбюратор, впускные и выпускные коллекторы, механизмы распределения зажигания (свечи, бронепровода, трамблер), элементы системы охлаждения (патрубки), а также различные штекера и датчики. После этого демонтируют ремень или цепь привода газораспределительного механизма. На некоторых моделях двигателей еще и бензонасос.
После этого, откручивают гайки крепления крышки головки и снимают саму крышку. После этого, вы можете принимать решение по снятию головки блока. Допускаются варианты, когда разборка клапанного механизма и демонтаж распределительного вала производится после снятия ГБЦ или до его снятия. В первом случае, выполнить эту процедуру намного легче, потому что есть ряд деталей, открутить которые можно только с помощью надежной фиксации ГБЦ.
После полной разборки и снятия ГБЦ устанавливают новую деталь. Ее можно выполнять как с установленным на нем механизмом газораспределения, так и с перестановкой старых деталей на новую головку. В последнем случае, необходимо будет провести регулировку и подгонку клапанов, а также прочих элементов.
После установки ГБЦ, все снятые элементы устанавливаются в обратной последовательности. После этого, необходимо будет провести регулировку угла опережения зажигания и газораспределительного механизма.
Видео - Затяжка головки блока цилиндров
Показан способ затяжки головки двигателя в домашних условиях, так, чтобы потом не протягивать.
Пожалуй, это все, что нужно знать о головке блока цилиндров.
По мнению специалистов, головка блока цилиндров принимает на себя до 50% всех нагрузок двигателя внутреннего сгорания. Именно нагрузки и перепады температур становятся основными причинами повреждений ГБЦ.
В технических центрах компании «Механика» опытные специалисты проводят весь комплекс необходимых работ по ремонту головок блоков цилиндров двигателей легковых автомобилей и мототехники (мотоциклов, скутеров, гидроциклов и т. д.).
Работы по ремонту ГБЦ проводятся в два этапа:
- На первом этапе осуществляется дефектовка головки блока цилиндров, поступившей в ремонт. Специалисты разбирают ГБЦ, проводят мойку, оценивают состояние газораспределительного механизма. При необходимости проводится (проверка на герметичность). По результатам дефектовки составляется смета необходимых ремонтных работ и требующих замены запчастей, которая согласовывается с заказчиком.
- На втором этапе осуществляется непосредственно ремонт головки блока цилиндров.
Стоит отметить, что профессиональной проведенная дефектовка позволяет предложить оптимальную схему ремонта ГБЦ и сэкономить время и деньги наших клиентов.
Работы по ремонту ГБЦ в технических центрах компании «Механика» проводятся опытными специалистами на высокотехнологичном оборудовании. Наличие на производственных площадках станков с ЧПУ позволяет осуществлять работы практически любой сложности.
Стоимость услуг |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Нередко в ходе ремонта и обслуживания транспортного средства автомобилисты сталкиваются с термином ГБЦ. У молодых владельцев машин возникает вопрос что же такое ГБЦ и какую функцию она выполняет в работе автомобиля?
Расшифровка ГБЦ — головка блока цилиндров.
Рассматриваемый элемент представляет собой крышку, которая закрывает цилиндры. ГБЦ выполняет важную функцию в работе двигательной системы и её состояния во многом зависит продуктивность автомобиля.
Как правило, голова блока цилиндров изготавливается из алюминия. После того как голова блока получает окончательную форму её подвергают старению по специальной методике. Таким образом, удается устранить сильное напряжение, возникающие при установке элемента в автомобиль. Если транспортное средство оснащена двигателем, имеющим один ряд, то голова блока цилиндров имеет стандартную форму. Если же мотор автомобиля имеет другой вид, то форма головы блока определяется для каждого блока цилиндров отдельно.
В нижней части ГБЦ можно заметить незначительное расширение. Таким образом, производителя добиваются более плотной фиксации с блоком цилиндров, что обеспечивает большую надёжность при эксплуатации автомобиля. Помимо этого для плотности фиксации вместо взаимодействия головы и блоков используется специальная прокладка. Для закрепления головы на блоках используются специальные направляющие, а также оригинальные крепежи ГБЦ. Поскольку каждый современный автомобиль имеет свои технические особенности, установка ГБЦ является сложным процессом, который выполняются согласно рекомендациям производителя.Затяжка болтов ГБЦ имеет свои особенности. В этом случае правильная работа блока зависит не от силы затяжки, а от правильной технологии. Затяжка болтов производится по специально разработанной для конкретного двигателя технологии. В качестве рабочего инструмента используется динамометрический ключ.
Рассмотрим, какую функцию выполняет голова блока цилиндров.
Без преувеличения, можно сказать, что ГБЦ выполняет важнейшую функцию в двигателе автомобиля. Понять это можно рассмотрев основные элементы, которые разместила в себе голова блока цилиндров:
- Камера сгорания топлива воздушной смеси.
- Область механизма распределения газов.
- Рукава охлаждающей системы.
- Каналы для смазки рабочих компонентов двигателя.
- Клапаны впуска и выпуска топливовоздушной смеси.
Перед тем как выполнить ремонт головы блока цилиндров самостоятельно, необходимо ознакомиться с некоторыми особенностями проведения работ. Первое что необходимо понимать это момент затяжки болтов, который предусмотрен для определённого типа двигателя. Неправильный момент затяжки болтов приводит к преждевременному нарушению герметичности прокладки, что приводит не только у течки смазывающей жидкости, но и антифриза. Также неправильная затяжка болтов ГБЦ может привести к нарушению компрессии в двигателе, что в значительной мере снизить его производительность.
Если во время затяжки крепежи подвергнуться большим усилиям, это может привести к деформации самой головы. В таком случае придётся произвести масштабную реконструкцию структуру ГБЦ.
Затягивать болты можно только строго следуя схеме производителя. В связи с, техническими характеристиками каждый автомобиль имеет свои особенности затяжки болтов и соответствующую схему, которой стоит придерживаться во время проведения работ.
В передней части головы блоков предусмотрена специальная область для размещения приводного ремня и распределительного вала, а также цепи натяжения.
Для фиксации свечей системы зажигания в корпусе головы блока цилиндров выполняются специальные отверстия в необходимом количестве. В правой части ГБЦ имеется специальное отверстие для шпилек, фиксирующих коллекторы спуска и выпуска топливной смеси.
В месте взаимодействия головы и блоков устанавливается специальная герметичная прокладка.
Форма головы блока полностью зависит от количества рядов двигателя автомобиля. Если двигатель авто оснащен одним рядом цилиндров, то голова представляет собой общий вид. В случае если двигатель автомобиля имеет несколько рядов, то для каждого ряда предусматривается самостоятельная конструкция крышки.
Особенности ремонта головы блока цилиндров.
Некоторая часть ремонта ГБЦ выполняется руками автолюбителей. Масштабный ремонт головы блока цилиндров и её шлифовка требуют наличия специализированного оборудования и хороших навыков в сфере ремонта автомобилей.
Для того чтобы отрегулировать клапана или произвести замену расходных элементов нет необходимости обращаться в специализированные сервис и платить значительное количество средств за работу мастеров.В данном случае ремонт можно произвести без демонтажа ГБЦ.
Для этого потребуется снять крышку головы блоков и произвести регулировку клапанов согласно инструкции производителя или осуществить замену необходимых элементов.
В случае необходимости расточки блоков, мотор автомобиля снимается полностью. Если же ремонт не требует снятия всего движка в таком случае может понадобиться демонтаж головы блоков.Во время ремонта головы блока цилиндров необходимо строго придерживаться инструкция производителя. В противном случае можно в значительной мере нарушать правильную работу системы транспортного средства.
Направляющие и фиксаторы устанавливаются при достижении ГБЦ определённой температуры, поэтому в гаражных условиях выполнить процедуру будет сложно.
В случае шлифовки головы также необходимо обратиться к рекомендациям производителя. В комплектующей инструкции указывается предельно допустимый момент шлифовки. Также необходимо узнать у мастера, на какую глубину будет обрабатываться элемент. В случае если износ элемента превышает допустимые нормы, ГБЦ восстановлению не подлежит. Поэтому придётся производить капитальный ремонт двигателя, с последующей замены головы.
Единственным способом избежать сложных неполадок ГБЦ, является своевременная диагностика и регулярное обслуживание важнейшей системы автомобиля.
Удачного обслуживания!