Головка блоку циліндрів. Принцип роботи та призначення
Багато автовласників люблять свої великі чотириколісні іграшки до такої міри, що прагнуть ознайомитися з усіма вузлами і системами, з яких складається транспортний засіб. Дійшовши до підкапотного простору, можна виявити там багато на перший погляд незрозумілих елементів. Наприклад, під капотом є ГБЦ, що це таке в машині, знають не всі початківці автолюбителі.
На автомобільних курсах і в транспортних навчальних закладах більш детально можна дізнатися про ГБЦ автомобіля, розшифровка поняття там наводиться і технічні параметри. Під цією абревіатурою прийнято розуміти Головку Блоку Циліндрів силової установки. Вона являє собою кришку, яка герметично вкриває мотор від негативного зовнішнього впливу.
Деталь в більшості випадків має досить складну литу форму. У більшості випадків основним матеріалом для неї служать алюмінієві сплави. Також зустрічаються вироби, виготовлені на основі легованих чавунів.
Необхідно знати, що лита головка після етапу лиття піддається штучному старінню матеріалу, таким чином знімаються всі фізичні напруги, що встановилися під час придбання заготівлею своєї форми.
Подібна операція є обов'язковою, так як заготівля проходить кілька ступенів механічної високоточної обробки. Якщо пропустити етап старіння, то з часом головка блоку циліндрів двигуна через залишкового напруги деформується довільно самостійно.
особливості конструкції
Розбираючись, що таке ГБЦ в автомобілі, і яку роль вона відіграє, необхідно врахувати, що цей елемент сполучається з великим числом додаткових вузлів:
впускні / випускні клапани газорозподілу;
форсунки;
система запалювання в бензинових авто;
розподільний вал і ін.
Потрібно знати, що головка розташовується безпосередньо над блоком циліндрів.
Фактично вона вкриває все циліндри одночасно, будучи їх невеликим продовженням. Виходячи з цього, для класичних рядних моторів автомобільні інженери обходяться однією ГБЦ, а для V-образних конструкцій необхідно ставити пару штук.
Привід газорозподільного механізму, який є частиною головки, включає клапани. Конструкційно вони розташовуються в один ряд навпроти циліндрів. Для правильної роботи системи їх встановлюють в більшості автомобілів під кутом приблизно в 20.
функціонал вузла
Головка блоку двигуна захищає одночасно всі камери згоряння. Алюмінієву або чавунну деталь ставлять на блок, маю між ними спеціальну жароміцний прокладку. Остання забезпечує максимальну герметизацію системі. У деяких випадках додатковий наносять шар герметика, що підвищує експлуатаційні характеристики прокладки.
Під час поточних або капітальних ремонтів прокладку під головкою необхідно міняти. Для повторного використання вона не годиться.
Алюмінієва деталь піддається високотемпературним впливів, так як сполучається безпосередньо з камерами згоряння. Суміш палива і повітря під час вибухів також робить силову дію на внутрішню поверхню.
У корпусі є різьбові отвори. У них вкручуються свічки запалювання (для бензинових силових установок) або форсунки (для дизельних двигунів). Також є отвори, завдяки яким свої операції виконує распредвал. У його випадку доводиться встановлювати:
втулки;
пружини;
клапани;
опорні шайби;
підшипники обертання і ін.
Для кожного з цих елементів створюється своя форма або отвір в ГБЦ. Всі вони є частинами складного газорозподільного механізму.
Варто врахувати, що несвоєчасне або невідповідне обслуговування вузла, або некоректна експлуатація призведе до швидкого виходу з ладу. Що спричинить за собою дорогий ремонт. На спеціалізованих станціях він обійдеться у велику суму. Навіть при самостійному проведенні ремонту, операція виявиться трудомісткою і тривалою. Однією з перших складнощів є відгвинчування кріпильних елементів.
Передня частина головки використовується для монтажу ланцюгового приводу. Також там враховується необхідність в Натяжитель цепи.
Поверхня головки, сполучається з прокладкою і блоком циліндрів, піддається спеціальній механічній обробці. Забезпечується єдина горизонтальна площина без западин і виступів. Згодом від температурних перепадів вона буде деформуватися, тому в якості ремонту її піддають додаткової шліфовці. Таким чином відновлюється первісна геометрична форма. В іншому випадку навіть наявність прокладки не врятує від розгерметизації камер згоряння.
Особлива форма є у частин головки, що сполучаються з камерами згоряння. Поршні забезпечують стиснення паливної суміші в найвищій своїй точці, а форма камери сприяє забезпеченню найкращого завихрення газів. Це позитивно впливає на процес горіння з максимальною віддачею енергії.
До тильній стороні прилягає фланець особливої \u200b\u200bформи. Він з'єднаний з декількома патрубками, що йдуть далі під автомобіль. Там же встановлені впускні і випускні колектори.
У порожнинах циркулює охолоджувальна рідина - антифриз. Завдяки їй знижується температура головки і блоку.
Головка має ряд незнімних елементів, до яких відносяться сідла клапанів. Вони необхідні для створення герметичності системи газорозподільного механізму. До незнімними варто віднести напрямні втулки клапанів.
Їх монтують за рахунок пресування на спецоборудовании. Провести подібну операцію в домашніх умовах досить проблематично. Буде потрібно наявність особливих інструментів і обладнання для термічної обробки.
Іноді таку операцію «умільці» пропонують провести в гаражних умовах, але подібний процес може привести до перегрівання деталі і подальшої її деформації. При цьому безповоротно загубиться геометрія вироби, а також можливо утворюються мікротріщини. В результаті доведеться купувати новий вузол.
особливості прокладок
Більшість проблем виникає від розгерметизації, яка відбувається часто при виході з ладу прокладки. Її необхідно правильно підібрати, щоб позбутися від дорогого ремонту. В результаті прогорання буде чутися стукіт поршнів, а також це призведе до відмови в роботі мотора. Виробники пропонують два типи головок:
на основі пароніту;
з металла.
прокладка ГБЦ
Краще справляється зі своїми функціями металева, але вона не підходить певним типам моторів. Зокрема, її не прийнято ставити на атмосферні силові установки. Там необхідно обходитися паранітові, справляється з більшістю нерівностей поверхні.
техобслуговування системи
Необхідно враховувати, що в будь-якому випадку всім автомобільним системам і деталям потрібно з часом обслуговування, включаючи і ГБЦ. Важливим фактором в подібній ситуації є своєчасна діагностика. Особливу увагу варто приділяти таким факторам:
якісній роботі прокладки, що забезпечує герметичність;
відпрацюванню клапанів;
важливо перевіряти працездатність сальників клапанів;
потрібно контролювати якість сальників распредвала.
Якщо з прокладкою трапляться неприємності, то масло із системи змащення проникне в систему охолодження, а антифриз потрапить в порожнині циркуляції масла. При такому взаємному проникненні мотор стане працювати зі зниженою ефективністю.
Коли частина масла стане циркулювати з антифризом, то виявиться таке явище, як будова двигуна. Через деякий час двигун просто перестане заводитися. Одночасно на приладовій панелі за індикаторами буде проявлятися підвищена температура мотора.
Наявність антифризу в системі змащення зробить негативний вплив на стан свічок. При викручуванні їх можна помітити по нагару, що їх «заливає».
правильна експлуатація
Важливо після ремонту або діагностики коректно повісті збірку всіх елементів головки, так як навіть невірно зафіксована деталь на блоці циліндрів здатна деформуватися в процесі роботи. У певних ситуаціях без демонтажу ГБЦ не вдасться обійтися:
розточування циліндрів блоку;
проблема з клапанами, при якій потрібно їх заміна або ремонт;
проведення опресовування клапанний втулок або сідел;
втрата геометричних параметрів поверхні сполучення;
прокладка пробита (втратила герметичність);
необхідність усунення мікротещін.
Важливо знати, що для загвинчування кріплення головки необхідно використовувати динамометричний ключ.
Відновлення геометрії поверхні
Завдяки тому, що автомобілісту видно момент досягнення необхідного зусилля, забезпечується достатній натяг різьблення і не зриваються витки. Категорично не допускається застосовувати додаткового нарощування ключів при закручуванні. Також важливо дотримуватися черговість при закручуванні гайок на шпильках.
Як проявляється несправність
Вивіть непрацездатність вузла необхідно своєчасно. В іншому випадку поломка призведе до підвищеної витрати бензину або навіть до повної зупинки ДВС, що вимагає капремонту. Щоб своєчасно виявити проблему, необхідно звернути увагу на непрямі ознаки явища:
з-під прокладки з'являються патьоки масла;
щуп під час діагностики має невелику кількість білої піни;
вихлопи втрачають прозорість, і з'являється колишня серпанок з труби;
масляні плями і патьоки помітні в радіаторі і розширювальному бачку.
При виявленні одного з ознак, рекомендуємо звернутися на СТО для діагностики стану всіх вузлів. Також можна виявити пробиту прокладку, у якій порушена цілісність. При її установці не повинно бути сторонніх елементів з одного боку між нею і ГБЦ, а також між прокладкою і блоком. Вкручуючи шпильки, потрібно убезпечити прокладку від пошкодження, так як це скоротить термін її служби.
Нестандартний звук у вигляді стороннього стукоту є свідченням того, що присутня пошкодження. Повний пробою прокладки здатний зупинити мотор і пошкодити ГБЦ. Найчастіше неприємності виникають в наступних випадках:
перегрів силової установки;
невірний монтаж самої прокладки;
підвищені значення компресії.
Яким чином вичистити головку блоку циліндрів
Щоб позбутися від нагару на металевій частині головки, можна скористатися різними хімічними засобами. Вона є досить стійкою до більшості з побутової слабоагресивної «хімії». Бувалі автомобілісти застосовують такі склади:
ацетон;
солярка;
побутові миючі засоби;
пральні порошки і ін.
Головне - використовувати персональні засоби захисту від хімпрепаратів. Також необхідно буде добре прополоскати метал від залишків очищувача.
Невід'ємною частиною будь-якого поршневого двигуна є головка блоку циліндрів (ГБЦ), яка забезпечує роботу відразу декількох систем. Про те, що таке ГБЦ, якими бувають ці деталі, як вони влаштовані і працюють, а також про правильне обслуговуванні, виборі і заміні головок - дізнайтеся в цій статті.
Призначення головки блоку циліндрів і її місце в двигуні
(ГБЦ) - один з основних агрегатів всіх типів поршневих двигунів внутрішнього згоряння; цільна або складова деталь, яка встановлюється на блок циліндрів для формування граматичних камер згоряння.
За допомогою ГБЦ вирішується цілий ряд завдань, що забезпечують функціонування двигуна:
Формування замкнутих камер згоряння - вони утворюються виїмкою в нижній частині ГБЦ і днищем поршня;
Участь у функціонуванні газорозподільного механізму. У двигунах з нижнім розташуванням клапанів ГБЦ несе тільки виїмки під клапани або короткі ділянки впускних і випускних каналів. У двигунах з верхнім розташуванням клапанів канали, а також частина або весь механізм ГРМ (в тому числі і распредвал) можуть розміщуватися на ГБЦ;
Участь в роботі системи охолодження двигуна - в ГБЦ виконані канали для охолоджуючої рідини;
Участь в роботі системи змащення двигуна - в ГБЦ з верхнім розташуванням клапанів або всього ГРМ виконані масляні канали для подачі масла до деталей, що труться;
Участь в роботі системи запалювання бензинових агрегатів - в ГБЦ монтуються свічки запалювання;
Участь в роботі системи упорскування палива дизельних і інжекторних двигунів - в ГБЦ монтуються форсунки і допоміжні компоненти.
Відповідно, головка для всіх цих систем виконує функції корпусного елемента, також вона робить внесок в загальну жорсткість двигуна і збереження геометрії його основних компонентів.
ГБЦ грає важливу роль в роботі силового агрегату, будь-яка її несправність вимагає якнайшвидшого ремонту або навіть повної заміни. Але для вірного вибору цієї деталі необхідно розібратися в її існуючих типах і особливостях.
Класифікація ГБЦ
Сучасні ГБЦ можна класифікувати по розташуванню і формі камери згоряння, конструктивним виконанням, наявністю деталей газорозподільного механізму і призначенням (вживаності).
ГБЦ можуть мати різні по розташуванню і конструкції камери згоряння (КС):
КС, отформированні повністю в голівці. У моторах з такими ГБЦ використовуються плоскі поршні, при їхньому підході в ВМТ весь обсяг КС формується головкою;
КС, частково отформированні в голівці і частково розташовані в поршні. У моторах з такими ГБЦ поршні мають виїмки в днище, які є частиною КС;
КС, розташовані повністю в поршні. У таких моторах нижня площину головки практично плоска (з виїмками для клапанів і каналів), а КС повністю ВІДФОРМОВАНІ в днище поршня.
КС можуть мати різну форму, яка визначає ефективність сумішоутворення, згоряння паливно-повітряної суміші, відведення відпрацьованих газів і т.д. найбільш поширеними формами КС є сфера, півсфера, намет, клин і полуклін, і інші. Однак на сучасних моторах все частіше зустрічаються КС складної (комбінованою) форми, що поєднують в собі кращі якості простих за формою камер.
В окрему групу відносяться форкамерно ГБЦ, в яких крім основної КС виконана пов'язана з нею мала камера для попереднього займання горючої суміші.
Головки випускаються трьох конструкцій:
Загальна ГБЦ для всіх циліндрів рядного двигуна або одного ряду V-образного силового агрегату;
Групові ГБЦ рядних і V-образних моторів, що закривають лише частину (зазвичай половину) циліндрів одного ряду;
Роздільні (індивідуальні) ГБЦ для кожного циліндра.
Найбільш широке застосування отримали загальні головки, які сьогодні використовуються на рядних і V-подібних двигунах малого і середнього обсягу. На потужних багатолітрових і багатоциліндрових моторах, особливо дизельних, частіше використовуються індивідуальні ГБЦ - таке рішення продиктоване необхідністю зниження маси головок і витрати металу на їх виготовлення. Крім того, наявність окремих головок значно полегшує і прискорює процес обслуговування і ремонту деталей циліндра (поршня, ГРМ і інших).
Діляться на групи за наявністю і комплекту газорозподільного механізму:
Без деталей ГРМ - до цієї групи належать ГБЦ старих ніжнеклапанний і нижневальном багатоциліндрових моторів, а також сучасних двотактних безклапанних моторів (мотоциклів і малої техніки);
З окремими деталями ГРМ - клапанами і приводами клапанів (коромислами і супутніми компонентами);
З усім механізмом газорозподілу - до цієї групи відноситься велике число сучасних моторів, в ГБЦ яких розташовується распредвал, клапани та їх привід, а також допоміжні механізми і датчики.
Нарешті, ГБЦ підрозділяються на безліч груп по вживаності і деяких особливостей:
Для дизельних і бензинових моторів (а також і для моторів з газобалонним обладнанням);
Для агрегатів з рідинним і повітряним охолодженням;
Для моторів з різними режимами роботи (звичайних і форсованих).
Однак, незалежно від типу і особливостей ГБЦ, всі вони мають схожу конструкцію і принцип роботи.
Пристрій головок блоку циліндрів
Основою конструкції ГБЦ є суцільнолитий або фрезерується деталь з полегшеного алюмінієвого сплаву або білого чавуну. У ГБЦ різними методами формуються основні деталі:
Камери згоряння;
Впускні і випускні канали;
Канали з запресованими в них втулками клапанів;
Сідла клапанів (у багатьох двигунах - зміцнені струмами високої частоти або іншим способом, або у вигляді окремих деталей, виготовлених з більш міцного металу);
Канали системи охолодження;
Масляні канали;
Опорні поверхні під деталі ГРМ - стійок осі коромисел, ліжку розподільного вала та інших;
Різьбові отвори під монтаж свічок запалювання, паливних форсунок, свічок розжарювання;
Поверхні сполучення і кріпильні отвори для монтажу різних деталей - впускного і випускного колекторів, кришки ГБЦ, різноманітних датчиків і т.д .;
Наскрізні отвори для монтажних шпильок / болтів.
Всі передбачені поверхні сполучення поліруються для досягнення максимально щільного прилягання деталей. Монтаж колекторів, кришки і ряду інших деталей виконується через ущільнювальні елементи (прокладки). У чавунних головках монтаж зазвичай ведеться за допомогою болтів, в алюмінієвих - частіше використовуються шпильки, які вкручуються один раз на підприємстві-виготовлювачі і в подальшому не рушають.
Вся нижня поверхня ГБЦ також полірується - вона утворює привалочную поверхню для монтажу на блок і формування камер згоряння. Монтаж ГБЦ також виконується через прокладку певної товщини. В даний час найбільш широко використовуються композитні прокладки - як традиційні паронітові (з пресованого штучного каучуку з азбестовим волокном), так і сучасні багатошарові металлопакети (на основі мідного листа з синтетичними вставками).
ГБЦ в зборі встановлюється на верхню частину блоку циліндрів, її фіксація здійснюється за допомогою навертаються на шпильки гайок (в разі алюмінієвого блоку) або вкручують безпосередньо в блок болтів (в разі чавунного блоку). На головку встановлюється суцільна або складова кришка, що забезпечує захист деталей ГРМ і запобігає втрати моторного масла.
Як правильно підібрати і замінити ГБЦ
Сама по собі ГБЦ - надійна і довговічна деталь, яка може без будь-яких проблем служити багато років. Однак на ній встановлено безліч деталей, несправність яких може зажадати демонтажу або інших маніпуляцій з ГБЦ. При нормальній експлуатації транспортного засобу знімати головку без потреби не рекомендується, так як це призводить до погіршення якості кріплення, а крім того, при подальшому монтажі необхідно використовувати нову прокладку (що веде до зайвих витрат).
Про заміну ГБЦ доведеться задуматися в разі серйозних пошкоджень - наскрізних тріщин, сколів і відламів, зміні геометрії і т.д. Для заміни необхідно вибирати головку тієї ж моделі (а головне - каталожного номера), що була встановлена \u200b\u200bна двигуні раніше. "Нерідна" головка просто не встане на своє місце і не забезпечить необхідних характеристик двигуна. Однак слід зауважити, що ГБЦ інших типів нерідко використовуються при тюнінгу двигуна, але ця робота набагато складніша простої заміни деталей і виконується тільки професіоналами, тому її тут ми не розглядаємо.
Купується в комплекті з прокладкою і комплектом ущільнювачів (для колекторів, кришки, датчиків і т.д.), застосування старих ущільнювальних елементів неприпустимо! Монтаж нової головки слід виконувати в суворій відповідності з інструкцією по ТО і ремонту транспортного засобу, особливу увагу слід приділяти порядку затягування гайок / болтів і додається до них зусилля. Недотримання цих рекомендацій може призвести до поломки ГБЦ.
Надалі ГБЦ вимагає мінімального уваги (чого не можна сказати про встановлені на ній деталях), і при правильному монтажі і дбайливої \u200b\u200bексплуатації вона буде забезпечувати надійне функціонування мотора.
Головка двигуна, або головка блоку циліндрів (ГБЦ) поряд з газорозподільним механізмом (ГРМ) є однією з важливих деталей і від неї залежить не тільки потужність і економічність двигуна, а й його довговічність. У цій статті, розрахованої більше для новачків, я постараюся докладно описати пристрій, обслуговування і ремонт головки, а також всі нюанси пов'язані з нею. Ну а якщо хтось з шановних читачів захоче ознайомитися з якимось нюансом більш детально, то я для цього встановив в цій статті кілька посилань, перейшовши за якими можна буде потрапити на більш докладну статтю.
Перш ніж перейти до обслуговування і ремонту, для початку розглянемо виготовлення і пристрій головки найпростішого восьми-клапанного мотора. І тільки вивчивши пристрій ГБЦ найпростіших двигунів, потім не виникне складнощів в обслуговуванні більш складних головок 16 клапанних двигунів. Хоча, головка з 16 клапанами і ще одним розподільним валом не така вже й складна і по суті являє собою як би здвоєну 8-ми клапанну «голову», але не будемо забігати вперед. Вивчивши пристрій найпростішої головки, будь-який початківець автовласник, або ремонтник, без зусиль зможе провести її обслуговування або ремонт своїми силами у себе в гаражі
Головка двигуна - виготовлення і пристрій.
Головка блоку більшості сучасних двигунів вдає із себе досить товсту плиту, відлиту з легкого алюмінієвого сплаву (на деяких давніших моторах для матеріалу головки використовували чавун). Після відливання заготовки майбутньої ГБЦ, на ній фрезерують площині сполучення з блоком циліндрів і з клапанною кришкою, а також з високою точністю растачивают потрібні посадкові отвори для в опорах ліжок (у більшості головок чотирициліндрових восьми-клапанних моторів є п'ять опор ліжок).
Опори ліжок розподільного валу виготовляють роз'ємними (з двох половин) і верхня половина розточується в корпусах ліжок (підшипників ковзання), а нижня опора виготовляється як одне ціле з корпусом головки двигуна. Звичайно ж, щоб досягти ідеальної точності отворів під підшипники розподільного вала, отвори в опорах растачивают в зборі з корпусами підшипників і тому вони не взаємозамінні. Тобто головку циліндрів будь-якого двигуна можна замінювати тільки в зборі з корпусами підшипників ковзання для распредвала.
Ну а газорозподільні впускні і випускні канали роблять спочатку в момент виливки корпусу головки (сучасною не відливають, а фрезерують з цільного шматка матеріалу - див. Відео нижче), ну і далі шліфують площини на їх виході, для кріплення впускного і випускного колекторів, ну і свердлять отвори і нарізують різьблення, під шпильки для кріплення обох колекторів (впускного і випускного). З іншого кінця впускних і випускних каналів растачивают (фрезерують) посадочні місця під запрессовку сідел клапанів, які виконують з жаростійких сплавів.
В районі сідел клапанів спочатку розточують сферичні камери згоряння, кількість яких залежить від кількості циліндрів в блоці двигуна, а після розточення камер згоряння вже роблять посадочні місця під сідла клапанів і висвердлюють отвори для запресовування напрямних. А глибина камер згоряння безпосередньо залежить від ступеня стиснення конкретного двигуна і чим більше ступінь стиснення, тим менше глибина камер згоряння.
Сам процес виготовлення головки двигуна з цільної болванки алюмінієвого сплаву, на сучасному фрезерному центрі, бажаючі можуть подивитися у відеоролику трохи нижче.
Головка двигуна - привід клапанів ВАЗ 2108, 09, 10 і т.д.
1 - корпус головки, 2 - клапан, 3 - штовхач, 4 - клапанна кришка, 5 - кулачок распредвала, 6 - регулювальна шайба, 7 сальник клапанів.
Механізм приводу клапанів (механізм газорозподілу).
У будь-голівці двигуна є механізм приводу клапанів, або як його ще називають - газорозподільний механізм (скорочено ГРМ). Цей механізм служить для відкриття і закриття в потрібний момент впускних і випускних клапанів. Клапани 2 (див. Рисунок ліворуч) на більш сучасних машинах (в тому числі і на наших вісімки, дев'ятках і наступних моделях ВАЗ) приводяться в дію безпосередньо тиском кулачків распредвала, через циліндричні штовхачі 3.
А в спеціальне гніздо штовхача вставляється регулювальна шайба 6, за допомогою якої виробляють зміна (регулювання) клапанного зазору - про регулюванні зазорів клапанів за допомогою таких шайб я написав окрему докладну статтю, а регулювання зазорів клапанів на більш сучасних двигунах з системою VTEC, бажаючі можуть почитати .
.png)