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.
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
Не многие новоиспеченные автовладельцы, впервые севшие за руль, знают, что головка блока цилиндров - одна из важнейших частей двигателя.
В этой статье мы расскажем о ГБЦ, что это такое в машине, устройстве головки и процессах, проходящих в ней. Также мы рассмотрим основные признаки пробоя головки блока цилиндров, которые помогут вам своевременно заметить неисправность силового блока, а также отслеживать его работоспособность.
Головка блока цилиндров или просто ГБЦ – важная часть двигателя, расположенная непосредственно над блоком цилиндров. Знать это должен каждый автовладелец. Так как именно в головке тепловая энергия, образованная от сгорания топлива, превращается в механическую энергию движения. Именно в ней сосредоточенны основные механизмы, осуществляющие этот процесс. За это многие механики называют ГБЦ - "голова" или "башка", подразумевая, что она выполняет ведущую роль во всем блоке двигателя.
По своей структуре ГБЦ состоит из крышки и корпуса головки:
В корпусе ГБЦ располагается множество важных составляющих, без которых запуск двигателя и его работа просто невозможна. Давайте разберемся, какие функции она выполняет и что в ней собственно имеется:
Все эти важные составляющие напрямую взаимодействуют с корпусом головки, которая также имеет и другое название – картер ГБЦ.
В месте, где корпус головки соприкасается с блоком цилиндров, внутренняя поверхность гладкая и несколько расширенная. Это позволяет ГБЦ плотно соединяться с блоком цилиндров, а также выдерживать сильные нагрузки, возникающие при работе двигателя.
Помимо этого между стыков двух составляющих предусмотрена прокладка. Делается она из армированного асбеста, так как именно этот материал способен выдерживать перепады давления газов и разницу температур, сохраняя при этом высокий уровень герметичности каналов маслопровода, охладительной системы и камеры сгорания. Однако такая прокладка является одноразовой и для повторного использования уже не пригодна.
Во время работы мотора головка подвергается следующим нагрузкам:
Во время сгорания топлива в разных участках головки перепады температур могут достигать до нескольких сотен градусов. Например, в районе камеры сгорания разогрев металла может быть около 300 градусов. Там же, где находятся каналы системы охлаждения, температура будет находиться в районе 90-95 градусов.
То же самое можно сказать и о давлении газов, образующихся при сгорании топлива. Неравномерные нагрузки, воздействующие на разные части ГБЦ, могут приводить к деформации металла. Чтобы предотвратить подобный исход к ГБЦ предъявляют особые требования, в частности:
Необходимую жесткость ГБЦ обеспечивает силовой каркас, а также материал, из которого ее изготавливают. В частности делают головку из алюминия или высококачественного чугуна способом точного литья.
Для карбюраторных и инжекторных двигателей, принцип работы которых основан на принудительном воспламенении, используют алюминиевые сплавы. Поскольку данный сплав гораздо легче чугуна, лучше охлаждается, а также способен гасить детонацию.
В дизельных двигателях, которые работают по принципу воспламенения топлива от сжатия, ГБЦ чаще изготавливают из чугуна. Это делают для того, чтобы основные детали двигателя были устойчивы к высоким нагрузкам и сильным механическим воздействиям. Хотя для маломощных дизельных двигателей ГБЦ могут изготавливать и из алюминия для уменьшения общей массы мотора.
После литья головка подвергается процессу фрезеровки, сверлению, а также специальной механической обработке. Даная процедура позволяет уменьшить напряжение металла, которое возникает в процессе изготовления ГБЦ.
Разобравшись с вопросом о ГБЦ, что это такое в машине и из чего она состоит, стоит рассказать о процессах и механизмах, которые при работе двигателя она контролирует.
Как известно топливная смесь при горении выделяет отработанный газ, его нужно своевременно удалять. Эту функцию осуществляет газораспределительный механизм, расположенный в корпусе головки. Он состоит из системы клапанов, открывающихся последовательно на разных этапах работы цилиндров с помощью привода цепи.
В ГБЦ также расположен механизм контроля подачи топлива в рабочие камеры сгорания, а также механизм отвода отработанных газов из цилиндров. Весь этот процесс осуществляется за счет впускного и выпускного коллекторов.
В свою очередь при сгорании топлива не вся выделяемая энергия преобразуется в энергию движения. Часть горючего превращается в тепловую энергию, которая в большей степени и разогревает детали двигателя. Для того чтобы его охладить в корпусе головки предусмотрено охлаждение, которое представляет собой систему каналов где циркулирует охлаждающая жидкость.
Для смазки подвижных деталей в двигателе предусмотрена система маслопроводов, проходящая через головку блока цилиндров. А для обеспечения герметичности системы в ГБЦ размещаются маслосъемные колпачки и сальники распредвала.
В свою очередь форма ГБЦ для каждого двигателя индивидуальна и может меняться:
Например, классическая форма головки однорядного двигателя закрывает несколько цилиндров одновременно. В V-образной конструкции мотора применяется несколько отдельных ГБЦ в одном двигателе, где каждый ряд цилиндров имеет свою головку. Такая конструкция практически предотвращает деформацию, так как каждая головка имеет достаточно малые размеры.
Также ГБЦ различаются по типу образования и подачи горючей смеси в камеры сгорания. За счет этого головки для карбюраторных и инжекторных двигателей имеют несколько различную конструкцию и отличаются:
Имеются также конструктивные особенности и у ГБЦ дизельных моторов.
Необходимую жесткость в головке обеспечивает силовой каркас. Он состоит из вертикальных бобышек, которые имеют углубления для болтов и основной опорной плиты, расположенной снизу.
Во время заводской сборки недопустимая деформация ГБЦ предотвращается строгой очередностью затяжки болтов или шпилек крепления с определенными нормами момента затяжки. Следовательно, после любого ремонта ГБЦ важно соблюдение этих строгих правил. Поскольку любой перекос нарушает герметичность соединения и приводит к порче прокладки или повреждении самой головки, которую впоследствии приходится менять.
Если при проверке двигателя после установки ГБЦ обнаруживаются подтеки масла или охлаждающей жидкости, то это говорит о неправильной затяжке болтов и о нарушении герметичности системы.
В свою очередь затяжка болтов осуществляется с применением динамометрического ключа, контролирующего этот процесс.
Каждая шпилька, каждый болт должны быть затянуты в строгом порядке и с контролем плотности прилегания. Причем момент затяжки для разных моделей двигателей может отличаться. В руководстве по эксплуатации эти данные редко можно найти, но в мануале по ремонту конкретного двигателя они точно будут.
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:
Простые водители могут и не догадываться, что это такое ГБЦ в машине. Для них и существует доступное описание, которое представляет ГБЦ как крышку для блоков цилиндра, защищающую их от внешнего воздействия. Эта деталь, как и другие, может приходить в негодность со временем или переносить некоторые неполадки.
Задаваясь вопросом, что такое ГБЦ в автомобиле, можно выделить главное – это деталь сложной формы, выполненная из алюминия или чугуна. Изготавливают ее с помощью точечного литья, и она имеется в каждой выпускаемой машине. Перед установкой ее подвергают механическому воздействию с целью искусственного старения, чтобы избавиться от остаточного напряжения с литья.
Головка блока цилиндров в транспортном средстве имеет в себе множество деталей. Каждая из них должна отлично фиксироваться, ведь от этого зависит правильная работа двигателя. Головки бывают двух видов: общие и w-образные. Общие устанавливаются на все стандартные однорядные двигатели, w-образные на многорядные. Зная ГБЦ - что это такое в машине, при любой поломке мотора и важных для него частей, можно будет быстрее найти причину и устранить ее.
Сплавленная крышка, которая герметично закрывает цилиндры внутреннего сгорания находится непосредственно над ними. Устройство ГБЦ очень плотно прилегает к блоку цилиндров и создает там вакуумную атмосферу. Она контролирует правильную работу поршней и предотвращает выход пламени наружу. Между блоками цилиндров и головкой располагается прокладка, которая всегда должна быть исправна, ведь при некотором ее повреждении правильная работа будет нарушена.
Зная все проблемы ГБЦ - что это такое в машине и прочую информацию, следует внимательно выбирать прокладки. Правильно подобранная прослужит дольше и избавит от дорогостоящего ремонта. Срок службы зависит не только от прочности и качества, но еще и от правильной установки. Результатом даже маленького несоответствия будет быстрое перегорание и громкий стук поршней или возможный отказ работы двигателя. Сейчас изготавливают два вида:
Считается, что лучшая прокладка ГБЦ металлическая, ведь она гораздо дольше будет перетираться, но не всем двигателям она подходит. К примеру, атмосферному больше подходит паронитовая, так как она прекрасно сглаживает все неровности на поверхностях. Она прекрасно прослужит долгое время, только если не планируется тюнинговать машину и не подвергать ее серьезным нагрузкам.
Неисправности бывают у всех частей автомобиля и ГБЦ не является исключением. Поломки могут повлечь за собой неприятные последствия начиная от увеличения расхода топлива, до полной остановки движка, с последующим капитальным ремонтом. Специалисты отмечают основные признаки, на которые следует обязательно обращать внимание, чтобы избежать дальнейших неприятностей.
Нарушение целостности прокладки заметно влияет на работу двигателя. Она обязана прилегать плотно и ровно, исключая инородные предметы и шероховатости. При установке следует очень аккуратно вкручивать болты, иначе срок службы может сократиться вдвое. Существуют определенные признаки пробитой прокладки ГБЦ, которые указывают на то, какие действия нужно совершать, чтобы не навредить.
Необычный стук в ГБЦ также говорит о том, что прокладка сильно повреждена. Стоит запомнить, что такие поломки считаются самыми опасными и финансово затратными. Неприятности в ходовой части могут позволить продолжать движение на автомобиле, хоть это и будет небезопасно. Проблемы с головками не предусматривают никаких передвижений, если нет желания полностью менять двигатель в транспортном средстве.
Стандартный пробой прокладки ГБЦ происходит не сразу, а постепенно, тем самым медленно нарушая работу двигателя. Заметить проблему вовремя удается не всегда и в большинстве случаев человек продолжает пользоваться транспортным средством. Как только прокладку пробивает полностью, двигатель в 80% случаев перестает функционировать. Даже регулярная диагностика не может выявить приближение проблем с прокладкой, ведь для проверки нужно снимать головки блока цилиндров. Основными причинами разрыва считаются:
Как уже было сказано выше, последствия данной неприятности будут не очень приятными. Отличие ГБЦ от остальных деталей в заключается в том, что поломка становится заметна тогда, когда уже передвигаться на нем невозможно. Такие проблемы могут случиться и в дороге, особенно при дальнем следовании, когда двигатель работает долгое время в полную мощность.
Последствия неисправности ГБЦ прокладки оказывают негативное влияние на двигатель. Если не обратить внимание на температуру двигателя, то в пути следования он может просто перегреться и отказать. Несвоевременная замена прокладки или установка некачественной очень быстро даст о себе знать. Ремонт такого рода сам по себе заметно дорогой, и лучше сделать один раз хорошо, чем постоянно возвращаться к одному и тому же
Самые основные симптомы прогоревшей прокладки ГБЦ сходятся к маслу. В те моменты, когда оно начинает протекать, пениться, капать и т.д., сразу необходимо проверить плотность между цилиндрами и ГБЦ. Если там имеется масло, то желательно следует обратиться в сервис по техническому обслуживанию для замены прокладки. Следует выбирать только проверенные сервисы, в которых имеется все необходимое для проведения данной процедуры.
Основной причиной является перегрев авто. Если прогорела ГБЦ, обратите внимание на работу двигателя, скорее всего он регулярно перегревается. Стоит бояться попадания перегоревших газов, для полной уверенности можно проверить почернения на головках цилиндра. Всегда нужно контролировать масло в двигателе и избегать его утечки, особенно смешивания с охлаждающей жидкостью.
Каждый водитель сам выбирает, чем отмыть ГБЦ от нагара. Никаких ограничений в этом плане нет, ведь сама деталь изготовлена из металла, который спокойно переносит любые химические воздействия. Некоторые советуют использовать солярку или ацетон, другие берут порошки или различные моющие жидкости. Особой разницы нет, за исключением запаха. В домашних условиях, лучше брать бытовые чистящие средства, чтобы не навредить себе и своим близким в случае неосторожного использования химикатов.
Головка блока цилиндров (ГБЦ) – важнейший элемент двигателя внутреннего сгорания, который закрывает сверху цилиндры и крепится к блоку цилиндров при помощи болтов крепления головки или направляющих шпилек. ГБЦ, по сути, представляет собой крышку, которая накрывает цилиндры .
ГБЦ выполняет ряд важнейших функций:
Головку блока цилиндров изготавливают посредством литья из легированного чугуна или алюминиевых сплавов. После завершения отливки головку блока цилиндров подвергают процессу искусственного старения по специальной технологии. Это делается для того, чтобы снять с элемента остаточное напряжение, так как в процессе работы ГБЦ испытывает серьезные нагрузки. Для рядного двигателя устанавливается одна ГБЦ. На V-образных двигателях головка устанавливается на каждый ряд цилиндров. Существуют ГБЦ с нижним расположением клапанов, а также головки с верхним расположением клапанов. Первый тип имеет упрощенную конструкцию сравнительно со вторым.
В ГБЦ частично или полностью размещены камеры сгорания. Внутри головки присутствуют впускные и выпускные каналы, каналы «рубашки охлаждения» для циркуляции охлаждающей жидкости, а также масляные каналы смазочной системы двигателя. Впускные каналы для подачи топливно-воздушной рабочей смеси или только воздуха в цилиндры, а также каналы для выпуска отработавших газов, ведут в каждую отдельную камеру сгорания. Каждый из каналов заканчивается седлами клапанов, которые запрессованы в головку блока цилиндров. Седло клапана изготавливают из чугуна или других материалов.
Нижняя плоскость ГБЦ, которая прилегает к блоку цилиндров, выполняется более широкой. Это сделано для получения наилучшего уплотнения с поверхностью блока. Дополнительное уплотнение места соединения ГБЦ и блока достигается за счет использования прокладки головки блока цилиндров. Болты крепления имеют строгую последовательность в процессе затяжки, а также необходимо соблюдать момент затяжки. Такие болты затягивают при помощи динамометрического ключа.
Крепление ГБЦ и затяжка болтов производится строго по рекомендации завода-изготовителя ДВС. Главной задачей становится необходимость избежать деформации головки блока цилиндров.
Верхняя часть головки блока закрывается крышкой, которая называется клапанной крышкой и крепится к головке через уплотнительную резиновую прокладку. Крышка головки блока цилиндров изготавливается из алюминиевых сплавов или листовой стали. Головка блока цилиндров двигателя современного автомобиля может иметь сложную конструкцию в зависимости от особенностей устройства механизма газораспределения.
Читайте также
Как самому определить прогар клапана двигателя. Основные симптомы погоревшего клапана, точное выяснение причин троения мотора. Диагностика, полезные советы.
Аббревиатура ГБЦ расшифровывается как Головка Блока Цилиндров, это один из важнейших узлов любого двигателя внутреннего сгорания. Знать, что такое ГБЦ в автомобиле, принцип ее работы и особенности конструкции, должен каждый владелец машины. Это поможет вовремя заметить возможную неисправность, а также обеспечить стабильную работу силового агрегата в различных режимах.
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
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.
Корпус ГБЦ (картер) получают методом литья и последующей металлообработки (фрезерование, сверление). В теле изделия размещены каналы для циркуляции охлаждающей жидкости, маслопроводы для смазки основных узлов, отдельные камеры сгорания для каждого из цилиндров. Кроме того, в картере имеются отверстия для установки свечей зажигания или форсунок (для дизельных двигателей). По своей конструкции головка считается сложным агрегатом, включающим в себя несколько различных механизмов.
Каждый из приведенных узлов отвечает за работоспособность двигателя в целом, а выход любого из них из строя станет причиной более серьезной поломки. На видео ролике внизу можно наблюдать работу всех элементов ГБЦ в движении.
ГБЦ (Cylinder Head), прокладка (Head Gasket) и блок двигателя (Engine Block).
Учитывая то, что ГБЦ имеет множество каналов для движения смазки, охлаждающей жидкости, отработанных газов, важнейшим условием правильного монтажа является надежная герметизация в месте соединения с блоком цилиндров. Осуществляется это путем установки специальной прокладки, изготовленной из армированного асбеста. Такой материал способен выдержать высокую температуру и значительное давление рабочих жидкостей и отработанных газов. Учитывайте то, что прокладка ГБЦ одноразовая, повторное применение не сможет гарантировать надежную герметизацию места соединения с блоком цилиндров.
Плотное прилегание головки и сжатие асбестовой прокладки достигается затяжкой крепежных болтов или гаек на шпильках. Учитывайте тот факт, что любой перекос при выполнении этих операций приведет к недостаточной герметизации соединения. Именно поэтому затяжка должна осуществляться с определенным усилием, которое должно контролироваться при помощи динамометрического ключа. При этом каждая шпилька должна подтягиваться строго в определенном порядке, нарушение которого так же станет причиной появления проблем с недостаточной герметизацией.
При постоянной эксплуатации необходимо уделять внимание именно на плотность прилегания ГБЦ к поверхности блока цилиндров. Появление потеков масла, охлаждающей жидкости свидетельствует о ненадежной герметизации соединения. В этом случае необходимо обтянуть головку по новой.
При техническом обслуживании обязательно проверяйте состояние наиболее нагруженных элементов ГБЦ. Непременно оценивайте состояние клапанов, распределительного вала, не упускайте из вида и целостность уплотняющих сальников.
Все работы, относящиеся к ремонту головки блока цилиндров или замене отдельных ее механизмов, можно выполнять самостоятельно исключительно при наличии соответствующего опыта. Помните, любая небрежность и несоблюдение технологии монтажа станет причиной более серьезных поломок двигателя. А стоимость такого ремонта будет существенно большей. Поэтому доверяйте ремонт ГБЦ только профессиональному автослесарю, имеющему опыт и соответствующее оборудование.
