Что такое головка блока цилиндров (ГБЦ) в автомобиле, ее устройство и расшифровка

Какие задачи выполняет головка блока цилиндров. Устройство и классификация ГБЦ. Правила эксплуатации, техобслуживание и диагностика неисправностей ГБЦ.

Материал ГБЦ, её крепление к блоку[править | править код]

Лёгкие автомобильные двигатели могут иметь головку из алюминиевого сплава, особенно это относится к искровым двигателям. Обычно такую деталь получают литьём в кокиль, либо под давлением (с последующей обработкой каналов), могут использоваться стержневые формы.

Тяжёлые двигатели, и значительная часть автомобильных дизелей имеют чугунную головку, также получаемую литьём. Сёдла клапанов (при их наличии) запрессовываются с предварительным их охлаждением в парах жидкого азота; вихрекамеры, втулки клапанов также устанавливают с натягом. Головка имеет обычно ходы для газов, охлаждающей жидкости, масляные каналы, и большое количество сквозных отверстий под болты/шпильки, которые притягивают головку к блоку[1].

Крепление головки к блоку осуществляется силовыми болтами или шпильками с гайками и шайбами (в случае болтов они также имеют шайбы). Как индивидуальные, так и общие для ряда цилиндров, головки монтируют с затяжкой по указанному заводом способу (последовательность, усилие затяжки, довороты на угол). Это необходимо для гарантии герметичности газового стыка и сохранности болтов. Упругость крепежа должна быть достаточна для сохранения затяжки при осадке прокладки газового стыка. Но превышение толщины металлоасбестовой (паронитной) прокладки или её просаживание (низкое качество, перегрев мотора) могут вызвать пробитие газового стыка головки, то есть выход двигателя из строя. Чтобы увеличить жёсткость прокладки, и тем гарантировать прижим, на современных дизелях чугунные головки монтируют с прокладками из мягкого железа.

Для дизелей толщина прокладки во многих моторах подбирается в соответствии с выступанием поршней. Если толщина окажется меньше необходимого, двигатель может начать стучать, больше – мощность до предела дымления уменьшится (т.к. объёмная доля воздуха в вихрекамере/камере в поршне будет меньше, а паразитный объём больше). Поэтому монтаж головки блока является ответственной операцией.

Двигатель и какое место в нем занимает головка блока цилиндров

Для того, чтобы говорить об особенностях ГБЦ, стоит коротко рассмотреть принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Суть работы двигателя в том, чтобы преобразовать энергию, получаемую от сгорания топлива, в механическую работу. В автомобилях нашли применение поршневые двигатели, в которых возвратно-поступательное движение поршней при помощи т.н. кривошипно-шатунного механизма преобразуется уже во вращение. Исходя из особенностей современных двигателей внутреннего сгорания, головка блока цилиндров обязана включать следующие элементы:

  • Места под форсунки или же свечи зажигания;
  • Седла клапанов и их направляющие элементы;
  • Камеру сгорания;
  • Смазочные каналы;
  • Площадку для монтажа газораспределительного механизма и его привода;
  • Рубашку охлаждения.

Отдельно также стоит выделить крышку ГБЦ, выполняющую роль защиты от механических воздействий, а также специальную прокладку, обеспечивающую герметичное прилеганиеголовки блока цилиндров. Крышка может быть штампованной металлической или же пластиковой. Она имеет маслозаливную горловину и пробку. Сама головка блока может выполняться из двух материалов, о чем мы расскажем чуть позже. А пока что отметим, что материал крайне важен, ведь от его характеристик будет зависеть то, как долго ГБЦ сможет эксплуатироваться.

zen.yandex.ru

В автомобилях с однорядными двигателями ГБЦ устроена относительно просто и включает лишь одну часть. В более сложных V-образных моторах головка включает несколько частей под отдельные ряда цилиндров. В обоих случаях ГБЦ крепится к блоку цилиндров специальными шпильками и болтами. Процедура монтажа головки весьма сложна и предусматривает использование динамометрического ключа, а также требует четкого соблюдения технологии – болты затягиваются с заданным автоконцерном усилием и в четкой последовательности (от центральных к крайним). Вышеупомянутая прокладка ГБЦ не только уплотняет место прилегания, но также защищает силовой агрегат от внутреннего давления и утечек масла. К слову, эта прокладка по факту является одноразовой – если ГБЦ пришлось снять, то устанавливать ее на место придется уже с новой прокладкой.

Что такое ГБЦ, где она находится и зачем нужна в машине

Головка блока цилидров без крышки

ГБЦ — это Головка Блока Цилиндров (или в обиходе просто «головка») в ДВС (двигателях внутреннего сгорания). Она находится на поверхности двигателя и запирает камеры сгорания цилиндров, которые являются главной конструктивной частью любого силового агрегата. Другими словами, головка фактически является крышкой, покрывающей блок.

Без наличия плотно прикреплённой к его корпусу верхушки не будет обеспечиваться необходимая компрессия, а, следовательно, двигатель не сможет нормально функционировать. Таким образом, движение автомобиля станет невозможным.

Описание ГБЦ и существующие модификации

ГБЦ, это верхняя часть блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Она крепится на нем при помощи болтов или специальных шпилек. Основное назначение головки — контроль поступления топлива в рабочие цилиндры, обеспечение его сгорание, контроль и распределение потоков газов. Именно от точности регулировки отдельных узлов ГБЦ зависит мощность и устойчивость работы всего двигателя в целом.

как выглядит головка блока цилиндров

Как выглядит головка блока цилиндров

Для различных силовых агрегатов выпускают головки блока цилиндров из чугуна или сплавов на основе алюминия. Именно алюминиевые ГБЦ устанавливаются на большинстве современных автомобилей, что позволяет несколько снизить общий вес силового агрегата.

Для двигателей с рядным расположением цилиндров применяется единая ГБЦ, а для V-образных силовых установок применяют отдельные головки на каждый ряд. Других конструктивных отличий не существует.

Головка двигателя с воздушным охлаждением[править | править код]

Независимо от других особенностей, имеет развитое оребрение вместо рубашки охлаждения. Наиболее распространённый в этом случае материал – силумин, так теплопроводность его выше (двигатели бензопил, культиваторов, маломощных электростанций, а/м фирмы “Татра”, Д-37/Д-144), однако встречаются и чугунные на стационарных и тракторных двигателях (где вес не влияет на показатели техники). Основным показателем оребрения является отношение высоты рёбер к их ширине у основания, при его росте охлаждение улучшается.

Цилиндры и хонингование

Рабочие цилиндры могут быть выполнены непосредственно как часть блока, а могут применяться гильзы. На поверхность цилиндров наносится специальный никелькремниевый сплав – никасил. Это очень прочный материал, защищающий кольца поршня от трения. Поверхность полируется до зеркала, чтобы свести к минимуму трение в условиях ограниченного поступления масла.

хонингованиеХон цилиндра

Для улучшения смазки внутренней поверхности цилиндров применяют хонингование. Хон наносится специальным инструментом с головкой и абразивными брусками. В итоге на поверхности образуется выгравированная сетка. В ее желобках лучше удерживается масло. На внутренних стенках с хоном образуется масляная пленка,  в результате чего значительно снижается трение и повышается ресурс деталей. Повторное хонингование, как правило, делается во время расточки двигателя или замены гильз.

Принцип работы

Если говорить вкратце, то ГБЦ отвечает за формирование камеры сгорания, подачу в камеру горючей смеси и дальнейший отвод отработавших газов. На словах все достаточно просто, но давайте рассмотрим все в подробностях. Итак, при запуске двигателя головка блока цилиндров включается в работу. Вот что происходит:

  • Распредвал толкает штангу, которая затем оказывает давление на гидрокомпенсатор и коромысло;
  • Коромысло оказывает давление на клапан, который тут же открывается. Клапаны в дизельных ДВС несколько отличаются от своих бензиновых «собратьев» по функционалу;
  • Клапан оказывается в камере сгорания, где происходит воспламенение смеси от свечи зажигания;
  • Отработавшие газы отходят в выпускной коллектор;
  • Пружина возвращает клапан в его изначальное положение. Цикл повторяется.

В дизельных мотор смесь воспламеняется от сжатия, так что ключевым параметром является синхронизация впрыска топлива специальной дизельной форсункой с открытием впускного клапана. В случае ГБЦ как бензинового, так и дизельного мотора важной является герметичность газового стыка – если он теряет герметичность, топливо не будет сгорать полностью, а двигатель будет труднее запустить. Также при потере герметичности можно отметить повышенную шумность работы двигателя и его ускоренное изнашивание по ходу эксплуатации.

Видео о ГБЦ

Теория ДВС: Прокладки ГБЦ
Теория ДВС: Как собрать клапана (Ремонт ГБЦ)
Теория ДВС: Мойка ГБЦ

Читайте также: Что такое ЭБУ в автомобиле, как он работает и зачем нужен.

Головка нижнеклапанного двигателя[править | править код]

Отличается максимальной простотой – имеет лишь ходы для охлаждающей жидкости, сверления под шпильки, и резьбу под свечи. Всегда групповая, для ряда цилиндров. Сейчас применяется редко, ввиду низкой экономичности таких двигателей. Пример двигателей: ЗИЛ-157, ГАЗ-А, ГАЗ-51.

В этом случае все клапана с их приводом монтируются в блоке.

Такое же устройство имеют головки двухтактных двигателей с кривошипно-камерной петлевой или дефлекторной продувкой. Плюсами также является лёгкость разборки и обслуживания, минимальная стоимость. Клапана в головке также отсутствуют.

Верхнеклапанная головка[править | править код]

Может быть индивидуальной для каждого цилиндра, в этом случае привод клапанов осуществляется штангами от расположенного в блока распредвала, либо общей для ряда цилиндров (блок может иметь один или несколько таких рядов). В случае общей головки количество вариантов её компоновки увеличивается: привод клапанов от штанг, верхний распредвал (OHC) или два верхних распредвала (DOHC)[1].

Индивидуальные головки со штангами чаще применяют в дизелях, так как инерционные силы при меньшем числе оборотов не так велики, плюсом является меньшая масса каждой головки (облегчен монтаж). Крупноразмерные двигатели всегда имеют индивидуальные головки.

Общие головки с одним распредвалом обеспечивают управление двумя (реже четырьмя) клапанами на цилиндр, но сложны в разборке. Чаще всего имеют ручную регулировку зазоров.

Головки с двумя верхними распредвалами наиболее просто обеспечивают установку 4 клапанов на цилиндр и подачу масла к гидрокомпенсаторам. Осложняет дело лишь необходимость привода обоих валов от цепи/зубчатого ремня. Но в некоторых конструкциях валы соединены шестернями, и приводится один из них; ранние варианты имели шестерёнчатый привод от коленвала через вертикальные валики.

Расточка и гильзовка блока цилиндров

После появления дефектов и выработки на стенках применяют расточку цилиндров. Со стенок снимается металл определенной толщины, а затем устанавливаются другие ремонтные поршни и кольца под новый размер. Число расточек ограничено, так как объем постепенно увеличивается, а прочность снижается.

После максимального числа расточек применяют гильзовку. Это сложный процесс, который можно сделать только при наличии специального оборудования. «Мокрые» гильзы поменять намного легче, даже в полевых условиях. Если установлены «сухие» гильзы или это монолитный чугунный блок, то он растачивается под новые гильзы, которые запрессовываются с высокой точностью. Сам блок нагревается до 150-200 градусов, а новая гильза охлаждается. Так достигается наиболее плотная и точная посадка.

Процессы, происходящие в блоке цилиндров

В блоке цилиндров форма камеры сгорания оказывает первостепенное влияние на такие процессы, как смесеобразование и процесс сгорания горючей смеси. Между прочим, процесс смесеобразования должен быть отрегулирован по возможности, идеально. Добиться подобной регулировки довольно просто получится только на исправном автомобиле при наличии определенных навыков.

Смесеобразование приводится в норму с помощью регулировочных винтов, которые расположены в корпусе карбюратора. Автомобили, оснащенные дизельными моторами или бензиновыми двигателями инжекторного типа, в ручной регулировке смесеобразования не нуждаются.

Головка с блоком цилиндров соединяется с помощью шпилек, реже болтов, причем затягиваться они должны только в строгой последовательности и с равномерными поворотами гаечного ключа. Несоблюдение этой последовательности приводит к выходу из строя дорогостоящей головки.

Неисправности[править | править код]

Возможные неисправности:[2]

  • прорыв газов из-за искривления плоскости газового стыка, коррозии, срыва крепежа;
  • трещины между сёдлами, выпадение седла;
  • износ посадочного диаметра под распредвал или толкатели;
  • износ направляющих клапанов;
  • обломы крепежа, срыв резьб под свечу или болты, трещины вне газового стыка.

Также можно считать неисправностями головки в сборе поломки/износ входящих в узел деталей (клапана, пружины, рокеры, компенсаторы).

В случае прорыва газов головку чаще всего фрезеруют, допустимое отклонение от плоскости (порядка 0,15 мм в среднеразмерных моторах) проверяют линейкой с набором щупов. Срывы резьбы под свечу устраняют установкой ввёртыша, сорванный крепёж заменяют ремонтными шпильками. Изношенные направляющие клапанов меняют, трещины вне газового стыка обычно могут быть заварены.

Трещины между сёдлами, по мере их развития, ведут к прорыву газов в рубашку охлаждения и отказу двигателя. Обычно эти трещины, и другие проходящие через газовый стык служат основанием для замены головки. Но в некоторых случаях, на свой страх и риск, также могут быть заварены.

Износ постелей под распредвал ведёт к стуку и снижению давления масла. Диаметр восстанавливают бронзовыми или дюралевыми втулками, развёртываемыми по месту (в качестве развёртки обычно используют старый распредвал с “фрезерными” зубчиками). В случае съёмных крышек опор распредвала, они могут быть осажены на абразивном камне (с контролем диаметра после затяжки).

В случае разрушений поршня, колец, седла клапана головка получает сильные повреждения, обычно приводящие к её замене. Сильная коррозия от воды или повреждения от детонации также могут сделать ремонт невозможным. Выпавшее седло, при отсутствии других неприятностей, заменяют новым или высверленным с другой головки. Для установки охлаждают в парах жидкого азота, а после дополнительно зачеканивают. Трещина между сёдлами всегда ослабляет их посадку.

Видео «Как самостоятельно поменять направляющие втулки клапанов»

Об этом смотрите на видео.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Добавить в

Без категории (16) Купить оптом (23) Для МихМихалыча (123)

Видео работы головки блока цилиндров

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 5 чел.
Средний рейтинг: 4.6 из 5.

См. также[править | править код]

  • Блок цилиндров основная деталь двигателя, объединяющая цилиндры.
  • Газораспределительный механизм обеспечивает впуск и выпуск рабочего тела в двигателе.
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...