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.

Головка цилиндра является одним из самых сложных отливок на автомобиле. Впускные и выпускные каналы для до пяти клапанов, полости для управления двигателем, системы охлаждения, цепи синхронизации и, возможно, одноструйные катушки, отверстия для смазки, а иногда и дизельное топливо и верхняя часть камеры сгорания должны быть объединены в один компонент. Это должно также иметь хорошую теплопроводность, стабильность размеров и низкое тепловое расширение. Особенно с дизельным двигателем он должен выдерживать высокие давления.

Для влажных лайнеров или двигателей с воздушным охлаждением он также обеспечивает необходимое натяжение цилиндра в картере. У всех других конструкций есть два. Двигатели с более чем двумя головками цилиндров были в истории автомобилей в радиальных двигателях. Для коммерческих автомобилей и даже более мощных дизельных двигателей есть даже головки цилиндров для каждого цилиндра. Если имеется более одного цилиндра, число цилиндров также удваивается. Как правило, из алюминиевого сплава он герметизирует камеру сгорания вверху.

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.

Именно здесь большая часть тепла образуется во время процесса горения. Он должен быть слит через каналы охлаждения. За исключением низкого теплового расширения, отвечающего требованиям головки цилиндров. Движения относительно блока цилиндров при нагревании должны быть компенсированы прокладкой головки и креплением. Значительное искажение значительно ниже 0, 5 миллиметра компенсируется соответствующим. В соответствии с удалением материала необходимо установить более толстый слой.

Во избежание искажения головки блока цилиндров необходимо строго соблюдать порядок при завинчивании винтов. В принципе, головка цилиндра должна сначала затягиваться в середине, а затем медленно наружу. Некоторые производители иллюстрируют это с помощью спирали, в которой отдельные винтовые головки расположены в порядке затягивания. Разумеется, крутящий момент и возможный угол поворота на конце должны быть тщательно рассмотрены.

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.

Основные дефекты и техническое обслуживание в современных головках цилиндров. Часть двигателя, который закрывает цилиндры на верхней стороне и в соответствии с которыми обычно устанавливаются впускные и выпускные клапаны. Форма и характеристики головки цилиндров всегда были тесно связаны с эволюцией двигателей и, в частности, были обусловлены типом распределения и формой камеры сгорания.

Хотя некоторые из первых автомобильных двигателей отличались от головки блока цилиндров, отделенной от блока цилиндров, большинство строителей предпочли принять решение головки цилиндров и цилиндра в одном блоке. Таким образом, была достигнута большая прочность и была устранена механическая обработка соединительных поверхностей между головкой цилиндров и цилиндрами, одновременно устраняя любую проблему уплотнения.

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.

Что касается распределения, то в первых газовых двигателях в голове были установлены двусторонние клапаны, то есть размещены в 2 ряда с выпускными клапанами перед впускными клапанами. Тем не менее, более высокие скорости и давления в скором времени предложили, чтобы избежать строительных осложнений, принятие автоматических впускных клапанов, управляемых углублением, которое было создано в цилиндре во время такта впуска. Впоследствии, когда скорости вращения увеличились, эта система оказалась неэффективной.

Фактически для закрытия клапана требовался клапан, и поэтому значительная часть такта впуска была потеряна, чтобы создать достаточное углубление для определения открытия клапана. По этой причине необходимо было принять системы привода также для впускных клапанов.

  • 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.

В первых вагонах механизмы приведения в действие клапанов выступали из головок цилиндров и подвергались воздействию воздуха, как для охлаждения, так и во избежание конструкционных осложнений, а также для облегчения технического обслуживания. Действительно, действие забивания клапана на своем сиденье привело к уменьшению игры в распределительной системе до такой степени, что в те дни в течение одной поездки в один день необходимо было регулировать менее один раз, игра с таками. Это объясняет, почему урожайность, удельное давление и режимы вращения были настолько низкими.

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.

Обслуживание и ремонт головки блока цилиндров

Головки цилиндров были сконструированы главным образом для облегчения технического обслуживания, и это объясняет успех, полученный с самого начала запасом с Т-образным расположением, при этом боковые клапаны управляются двумя различными распределительными валами. Эта форма имела недостаток в определении неравномерного распределения температуры с холодной стороной и горячей стороной, что приводило к искажениям.

До момента, когда головки цилиндров были отделены от цилиндров, доступ к клапанам был достигнут с помощью резьбовых латунных или люминофорных пробок. Это привело к тому, что в зоне выхлопа были слегка охлажденные зоны. Для обеспечения большего охлаждения в двигателях с воздушной системой пробки были изготовлены из легкого сплава и были оснащены ребрами.

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.

Двигатель любого транспортного средства представляет собой достаточно сложный технический агрегат, состоящих из многих механизмов. И каждый из них выполняет свою функцию, направленную на обеспечение движением авто. Предлагаем вам узнать, что представляет собой головка блока цилиндров, зачем она нужна и из каких элементов состоит.

Тем не менее, введение головок цилиндров, отделенных от цилиндров, позволило устранить эти пробки и более внимательно изучить форму камеры сгорания для повышения производительности. Следующим шагом было удаление 2 клапанов, чтобы избежать передачи тепла от свежей смеси. Свеча зажигания подошла к выпускному клапану, следуя теории о том, что фронт пламени распространяется от самой горячей точки до самой холодной.

При таком расположении выпускные клапаны были расположены в блоке цилиндров. Головки цилиндров этого типа были довольно простой конструкцией и, хотя они уже испытывали двигатели со всеми клапанами в головке, было предпочтительнее оставить это решение для спортивных двигателей и высокой производительности. Этот выбор также вытекает из того, что в случае поломки клапанов или пружин двигатель не был серьезно поврежден.

Понятие ГБЦ

Для начала обратимся к расшифровке. ГБЦ — это головка блока цилиндров, которая представляет собой основной узел любого транспортного средства. Его предназначение заключается в контроле происходящего в двигателе процесса сгорания топливной смеси и выводе отработанных газов. По сути ГБЦ — это конкретно крышка, которая закрывает непосредственно блок цилиндров.

Это неудобство и другие факторы, такие как износ и захват направляющих, которые в те времена и с использованием материалов были довольно частыми, означали, что головки цилиндров с грибовидными клапанами были не единственными. С прогрессом материалов и техники, решение, которое постепенно было наложено, было связано со всеми клапанами в голове. Фактически, хотя головки цилиндров с боковыми клапанами в блоке были более простыми, они не позволяли достигать скорости более 1000, главным образом из-за формы коллектора.

Для упрощения конструкции верхние клапаны были первоначально размещены в смежных положениях параллельно оси цилиндра. Однако это устройство не позволяло использовать слишком большие клапаны, потому что в целом двигатели имели большой ход и небольшой диаметр. Чтобы увеличить диаметр клапанов, камера сгорания была увеличена до размеров диаметра.



ГБЦ может изготавливаться из алюминиевого сплава или легированного чугуна. Когда процесс литья ГБЦ завершен, она подвергается процедуре искусственного старения, это делается с целью избавления компонента от остаточного напряжения. В том случае, если мотор однорядный, то на нем будет установлена одна головка блока цилиндров. Если же он W-образный, то на каждый отдельный ряд цилиндров будет установлена отдельная головка блока.

В шестидесятые годы он постепенно накладывался также на серийные автомобили, распределяя по верхним распределительным валам с прямым клапаном или приводным рычагом. Это решение обеспечивает несомненные преимущества с точки зрения эффективности работы двигателя, но представляет большие трудности конструкции в варианте осуществления головки цилиндра, который, чаще всего, является съемным путем отделения поддержки распределительного вала в головке блока цилиндров правильно сказал.

В течение семидесятых годов проблемы, связанные с загрязнением атмосферы и соответствующими стандартами, которым должны соответствовать автомобильные двигатели, налагали все более строгие ограничения на производителей и, как следствие, еще большие осложнения строительства.

Очень важно, чтобы головка блока была надежно уплотнена непосредственно с блоком. Именно для этого нижняя часть элемента делается чуть шире, чем верхняя. Прокладка головки блока цилиндров используется для уплотнения двух частей блока.

Монтаж и фиксация ГБЦ происходит при помощи направляющих штифтов, предназначенных для закрепления головки. Непосредственно монтаж является особо важной процедурой, которая осуществляется согласно регламенту, указанному для каждого отдельного авто. Этот регламент является индивидуальным, поэтому устанавливать головку на «Жигули» и пользоваться инструкцией от иномарки крайне не рекомендуется. Что касается непосредственно штифтов, то они должны устанавливаться и затягиваться в определенной последовательности, при этом должен соблюдаться момент затяжки. Для этой цели используется специальный динамометрический ключ.

Головка цилиндров дизельных двигателей. В разработанной до сих пор панораме не было упомянуто о форме головок цилиндров дизельных двигателей. Этот тип двигателя был применен в автомобильной отрасли в начале тридцатых годов, поэтому с самого начала клапаны были приняты в голове. В противном случае головка цилиндра имеет конструкцию, отличную от конструкции двигателя, из-за различной формы камеры сгорания и из-за наличия системы впрыска.

В случае двигателей двух типов головка блока цилиндров обычно проще, за исключением впускных и выпускных клапанов, кроме отдельных случаев. В проектном исследовании головки цилиндров для современного двигателя внутреннего сгорания есть три основные цели, которые дизайнер пытается достичь: хорошая производительность, небольшое загрязнение и низкая стоимость строительства. Эти 3 цели не всегда совместимы и часто требуют компромиссных решений. В частности, вполне вероятно, что введение все более жестких правил борьбы с загрязнением приведет к жертве производительности и ценности максимальной мощности.

Помните о том, что при затяжке винтов необходимо руководствоваться технологией, а не применять грубую силу, поскольку это может привести к необратимым последствиям.

Это может стать причиной деформации ГБЦ. Внутри головки установлено множество различных элементов, которые скрыты крышкой, но о них мы расскажем далее. Работоспособность этого элемента определяет функционирование двигателя автомобиля в целом, это нужно знать и понимать.

В общем, форма и наклон впускных и выпускных каналов изучаются таким образом, что создается большая турбулентность, создаваемая в камере сгорания, без снижения скорости нагрузки и, следовательно, объемной эффективности. В частности, поперечное сечение воздуховодов должно оставаться постоянным по всей его длине или, самое большее, с небольшими конусами.

Точно так же проблема загрязнения, по-видимому, способствует возврату к двигателям с длинным ходом, то есть с компактными камерами, в которых сгорание развивается лучше. Как следствие, доступное пространство для клапанов уменьшается и, следовательно, необходимо прибегнуть к устройству, которое позволяет лучше использовать пространство. В случае высокопроизводительных двигателей обычно прибегают к сложному решению о принятии трех или четырех клапанов на цилиндр. Действительно, эффективная секция прохождения двух небольших клапанов значительно выше, при одинаковой высоте, чем у одного клапана поверхности, равного сумме поверхностей двух клапанов меньшего диаметра.

Конструкция головки блока цилиндров и ее основные детали

С тем, что такое ГБЦ, мы разобрались. Теперь хотелось бы подробнее остановиться на конструкции и основных компонентах этого узла. Ниже будет рассмотрена основная информация о деталях, из которых состоит головка блока.

В отличие от сегодняшний ГБЦ, раньше эти элементы изготавливались из чугуна. В принципе, и сегодня в мире достаточно автомобилей, в которых установлены чугунные головки. Это связано с тем, что чугунные ГБЦ более подходят для тех транспортных средств, которые функционируют в сложных температурных режимах. Чугун может противостоять сильному холоду и знойной жаре, в то время как алюминиевые компоненты зачастую подвергаются деформации и термической усадке.

Поскольку почти все пространство, доступное в камере, используется для удобного размещения клапанов, есть несколько вариантов ситуации свечи зажигания, которая, прежде всего, должна быть размещена с учетом в то же время необходимости разборки для обслуживания, Однако его близость к одному из клапанов также зависит от характеристик формы камеры.

Необходимо помнить, что часто форма камеры обусловлена ​​требованиями к механической обработке и, следовательно, экономией реализации. После определения трубопроводов и камеры сгорания проектировщик делает выбор типа контроля распределения, обычно связанного с экономическими соображениями. Верхний распределительный вал значительно усложняет плавление. Действительно, внутренние души сложнее и дороже.



Так выглядит ГБЦ в разобранном и демонтированном виде

Отдельно следует остановиться на прокладке устройства. Прокладка ГБЦ изготавливается из армированного асбеста. Это делается с той целью, чтобы она могла выдержать не только высокую температуру, которая характерна для работы двигателя, но и высокий уровень давления. При этом асбестовая прокладка ГБЦ в состоянии обеспечить высокий уровень герметичности каналов охладительной системы, масляного провода, а также камеры сгорания.

Что касается остальных компонентов, об этом мы расскажем далее.

Устройство и расшифровка механизмов приведены ниже:

  1. Прокладка — как вы поняли, выполняет очень важную роль в функционировании двигателя внутреннего сгорания.
  2. ГРМ (расшифровка — газораспределительный механизм).
  3. Картер (расшифровка — корпус ГБЦ). В картере расположены все узлы и механизмы данного устройства, а также патрубки охладительной системы, каналы масляного провода и, собственно, камера сгорания.
  4. Специальные резьбовые выходы, в которые устанавливаются форсунки или свечи зажигания.
  5. Непосредственно камера сгорания, в которой осуществляется процесс воспламенения горючей смеси, что позволяет автомобилю двигаться.
  6. Привод ГРМ.
  7. Также здесь расположены и посадочные плоскости вместе с резьбовыми креплениями, позволяющими крепить впускной и выпускной коллекторы.

Остановимся подробнее на этих компонентах. Клапаны головки блока цилиндров расположены в одном ряду. Угол их наклона по отношению к плоскости цилиндров составляет 20 градусов. В некоторых современных автомобилях устройство немного другое, но в большинстве случаев расположение клапанов именно такое.

Перейдем у передней части ГБЦ. Если ее разобрать, то вы увидите, что в ней находится специально отведенное место для установки цепного привода ГРМ и натяжителя цепи. Собственно, именно здесь эти компоненты и расположены. Что касается камер сгорания, то они плотно прилегают к блоку, а для этого специально обрабатываются механическим способом. По размерам площадь камер сжатия немного меньше, чем размеры днища у поршней. Это делается для того, чтобы при работе двигателя внутреннего сгорания, когда поршни поднимаются вверх, обеспечивалось интенсивное завихрение рабочей смеси мотора. Соответственно в результате этого улучшается и сама процедура сгорания горючей смеси.

С левой части ГБЦ вы можете увидеть четыре отверстия для свечек или форсунок системы зажигания. С обратной, правой стороны, расположен специальный фланец, на который крепится выпускной и впускной коллекторы. Рядом с этим фланцем вмонтированы и патрубки охладительной системы, по которым курсирует антифриз.

На верхней части ГБЦ установлены специальные отверстия, в которые устанавливаются направляющие втулки, опорные шайбы, устройства опор рычагов, а также корпус подшипников распределительного шкива. Сверху самой ГБЦ устанавливается специальная крышка, которая крепится при помощи восьми винтов.

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

  • в первую очередь, это седла клапанов, предназначение которых заключается в обеспечении герметичности ;
  • а также направляющие втулки клапанов.

Важно понимать, что данные компоненты устанавливаются методом прессовки в структуру ГБЦ. Соответственно, в домашних условиях из замена будет невозможной — это можно осуществить исключительно с использование необходимого термического оборудования, а также специализированного инструментария.

Некоторые гаражные «умельцы» все-таки практикуют этот ремонтный процесс у себя дома, но делать этого крайне не рекомендуется, поскольку неравномерный нагрев может привести к последствиям:

  1. ГБЦ может изменить геометрию своей структуры, в результате чего будет нарушена плоскость ее прилегания к самому блоку.
  2. ГБЦ попросту придет в негодность от неправильного нагрева.
  3. В структуре головки могут появиться микротрещины, избавиться от которых будет очень тяжело.

В целом проведение таких работ в домашних условиях чревато тем, что устройство попросту придется в негодность и не останется ничего другого, как сдать его на металлолом. Разумеется, грамотный специалист при наличии необходимого оборудования может попытаться исправить проблему, но это получается не всегда. Поэтому рекомендуем вам прислушаться к нашим советам.

Техническое обслуживание и диагностика

Как известно, все механизмы транспортного средства рано или поздно будут нуждаться в диагностике и техническом обслуживании. В этом случае ГБЦ не является исключением. Первоочередной задачей любого автомобилиста в этом вопросе является периодическая диагностика тех компонентов головки, которые нуждаются в этом больше всего. В частности, тех, которые подвержены наибольшим нагрузкам.

Речь идет о:

  • работоспособности клапанов;
  • проверке работоспособности сальников клапанов;
  • сальников распределительного шкива;
  • и, разумеется, самой прокладке ГБЦ.

Может стать причиной появления масла в охлаждающей жидкости. И наоборот — попадании антифриза в масляную систему. В результате попадания масла в охладительную систему антифриз будет бурлить (но не кипеть), что приведет к троению двигателя, а со временем — невозможности его запуска. При это хладагент будет выходить из расширительного бачка, а датчик температуры мотора на приборной панели будет показывать кипение двигателя. В свою очередь, попадание хладагента станет причиной заливания свечей зажигания, о чем можно будет догадаться, выкрутив свечку и оценив ее состояние.

В целом на выход из строя элементов головки и на их корректную работу влияют многие факторы, но большинство из них касаются своевременной диагностики и ремонта. Даже такая мелочь, как затяжка штифтов ГБЦ (неправильный момент затяжки или несоблюдение порядка) может стать причиной деформации головки, что может привести и к поломке двигателя.

Для чего проводятся ремонтные работы? Есть множество случае, когда снятие головки неизбежно.

  • необходимость расточки цилиндров;
  • необходимость опрессовки втулок клапанов или их седел;
  • выход из строя клапанов, что подразумевает необходимость их замены или ремонта;
  • отшлифовка седел или работы по их доработке;
  • необходимость шлифовки самой крышки ГБЦ;
  • необходимость замены прокладки головки (если она пробита или пропускает);
  • или же при надобности заделывания микротрещин (эта операция может проводиться и без демонтажа ГБЦ).

Так или иначе, но все работы по ремонту и диагностике данного узла должны осуществляться при соблюдении рекомендаций и указаний от производителя вашего транспортного средства. Если вы, не имея знаний и опыта, попытаетесь сделать что-либо самостоятельно и у вас это не получится, то это чревато полной поломкой всего мотора. Наиболее опасным в этом плане является монтаж втулок клапанов. Эта процедура должна осуществляться при нагретой головке, при этом сами монтируемые элементы должны быть холодными, а не нагретыми. Только так можно будет обеспечить надежное натяжение в соединении после того, как температура узла стабилизируется.

Также конструкция ГБЦ позволяет осуществить и замену втулок шкива привода маслонасоса. Данный процесс должен осуществляться методом выпрессовки уже отработавших свой ресурс эксплуатации втулок и монтажа новых компонентов.

В целом в домашних условиях есть возможность заниматься этими работами. Но при том условии, если вы понимаете, что делаете и чем это может быть чревато. Разумеется, в этом случае речь не идет о тех работах, для осуществления которых понадобится термическое или высокоточной оборудование. Но и это возможно только тогда, когда у вас есть определенные знания. Не имея опыта, даже самый новый и высокотехнологичный инструмент не имеет никакой пользы.

Видео «Как самостоятельно поменять направляющие втулки клапанов»

Об этом смотрите на видео.