4.7 Блок цилиндров и кривошипно-шатунный механизм

Блок цилиндров

Блок цилиндров в многоцилиндровом двигателе такая же литая деталь, как и в рассмотренном выше одноцилиндровом двигателе. Просто взяли, например, четыре одноцилиндровых двигателя, соединили их, установили единые для всех коленчатый и распределительный валы, вот и все. Пример блока цилиндров 6-цилиндрового двигателя приведен на рисунке 4.26.

Рисунок 4.26 Блок цилиндров.

В случае отливки блока из алюминиевого сплава цилиндры изготовляются в виде отдельных чугунных гильз, устанавливаемых в отверстия верхней и нижней перегородок блока.

Примечание
Гильза, которая непосредственно соприкасается с водой, циркулирующей в водяной рубашке, называется «мокрой». В этом случае гильза надежно уплотняется в нижней перегородке блока с помощью медного или резинового кольца.
Блок двигателя с установленными в него гильзами, которые не соприкасаются непосредственно с водой, называются «сухими».

Верхняя плоскость блока цилиндров тщательно обработана и на нее установлена общая головка, закрывающая цилиндры сверху.

Поршень

Поршень представляет собой металлический стакан, установленный в цилиндре с определенным зазором. При рабочем ходе поршень воспринимает давление газов. Поршни бензиновых двигателей изготовляют из алюминиевых сплавов.

В бензиновых двигателях днище поршня имеет плоскую поверхность и толстые стенки с внутренними ребрами, повышающими его прочность и обеспечивающими хороший отвод тепла. Однако в современных бензиновых двигателях днище поршня имеет более сложную форму: начиная от выборок под клапаны (на случай поломки пружины и выпадения клапана в цилиндр, чтобы исключить «встречу поршня с клапаном») и заканчивая весьма сложной формой, необходимой для лучшего смесеобразования при использовании непосредственного впрыска топлива в цилиндр.

На боковой поверхности поршня имеются канавки для установки уплотнительных колец. На современных двигателях устанавливаются два компрессионных и одно маслосъемное кольцо (оно состоит из трех элементов, смотрите рисунок 4.27).

Примечание
Существуют определенные названия отдельных поверхностей поршня, так, верхняя поверхность, непосредственно воспринимающая все нагрузки от расширяющихся газов при сгорании топливовоздушной смеси, называется днищем поршня, а боковая вертикальная поверхность — юбкой поршня.

Рисунок 4.27 Поршень с поршневыми кольцами.

На дизельных двигателях поршни имеют иную форму, так как камера сгорания находится непосредственно в поршне, как это видно из рисунка 4.28. Камеры сгорания в данном случае могут иметь очень сложную форму, что обусловлено стремлением конструкторов к более тщательному перемешиванию воздуха с распыленным топливом.

Рисунок 4.28 Поршень дизельного двигателя с камерой сгорания в днище поршня.

Поршневые кольца

Компрессионные кольца уплотняют поршень в цилиндре и служат для предотвращения прорыва газов через зазор между юбкой поршня и стенкой цилиндра. Маслосъемные кольца снимают излишки масла со стенок цилиндров, препятствуя проникновению его в камеру сгорания. Место установки колец и внешний вид представлен на рисунке 4.27.

На кольце делают прямой вырез, называемый замком и позволяющий кольцу пружинить.

Поршневой палец

Поршневой палец, представляющий собой короткую стальную трубку, проходит через верхнюю головку шатуна и отверстия в поршне (в так называемых бобышках поршня), таким образом соединяя их.

Для того чтобы при работе двигателя палец не мог выдвинуться из поршня и повредить стенки цилиндра, его закрепляют стопорными кольцами.

Также применяют пальцы плавающего типа. Такой палец может проворачиваться и в бобышках поршня (они видны на рисунке 4.26), и в верхней головке шатуна. Для устранения бокового смещения палец крепят по бокам двумя пружинящими стопорными кольцами, установленными в канавках бобышек поршня.

Примечание
При установке плавающего пальца вся его поверхность является рабочей, вследствие чего обеспечивается меньший износ и уменьшается возможность заедания.

Рисунок 4.29 Поршень и поршневой палец без шатуна.

Рисунок 4.30 Поршень и поршневой палец в сборе с шатуном.

Маховик

Маховик представляет собой чугунный тщательно сбалансированный диск. Кроме обеспечения равномерного вращения коленчатого вала маховик после раскручивания вала способствует преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах при пуске двигателя. Маховик, вследствие запасенной энергии, полученной при вращении, также обеспечивает двигателю возможность преодоления им кратковременных перегрузок, например, при трогании автомобиля с места и т.п. Схематически маховик отчетливо виден на рисунке 4.1 данной главы.

Маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами. На ободе маховика закреплен зубчатый венец для пуска двигателя от стартера и нанесены установочные метки для определения ВМТ поршня первого цилиндра и для установки зажигания.

guarblog.ru

Что такое ГБЦ в машине и за что отвечает? Устройство головки блока цилиндров. Что такое ГБЦ в двигателе автомобиля? К чему относится головка блока цилиндров

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.

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

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°.

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.

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

Двигатель в своем технологическом понимании достаточно сложная установка, агрегат, который состоит из множества отдельных деталей, предназначенных для выполнения определенных целей. Полноценное функционирование каждой детали, позволяет обеспечивать слаженную работу всего механизма. Для некоторых элементов характерно выполнение каких-то узконаправленных функций, другие получают более высокую «честь» и работают над преобразованием одного типа энергии в другой. То, есть, к примеру, превращать топливо в баке, в силу движения.

Так что же такой ГБЦ? Расшифровка достаточно простая, это головка блока цилиндров. Данная деталь относится к самым важным и основным в слаженной работе всего механизма под названием двигатель. Именно к данному узлу относится процесс сгорания топлива, здесь происходит выход отработанных элементов, в нашем понимании это газы. Чтобы разобраться, каким образом устроено здесь все, необходимо изучить и рассмотреть всю конструктивную сердцевину устройства и понять основные функции.

Конструктивные особенности

Ранее ГБЦ изготавливались из чугунного металла, сейчас же от него потихоньку стали отказываться, в пользу более легких и простых сплавов, на алюминиевой основе. Но, все равно полностью вычеркнуть из автостроения чугунные ГБЦ не возможно, ведь существуют такие типы моторов, где сам температурный режим не позволяет применять легкий сплав. Ведь появляется высокая вероятность того, что произойдет термическая усадка и соответственно деформация. А с такими процессами наиболее эффективно справляются головки из чугуна.

Головки накладываются поверх цилиндров, и крепятся к его основанию через обыкновенные болты, либо шпильки. Тип крепления может отличаться даже у одной спецификации двигателя, все зависит от модификации и типов устройства. Учитывая, что сама посадочная плоскость имеет большую площадь, по установке имеется несколько основных правил, как правильно завинчивать и устанавливать головку, чтобы получилось равномерное распределение и соединение. Ввиду того, что существует разница конструктивных решений, для крепления разных моторов разрабатывают индивидуальные правила и схемы крепления.

В моторах располагающихся рядно, одна головка способна покрыть весь корпус цилиндра. А вот более производительные моторы, так называемые V-образные, требуют для каждого ряда свою ГБЦ. За обеспечение максимальной герметизации между головкой и блоком, выступает прокладка, изготавливающаяся в точной копии с головкой. Как правило, прокладки производят из специального асбестового листа, который является огнеупорным, не зависимо от того, какой уровень нагревания, тем самым сохраняет герметичность камеры.

Главные механизмы ГБЦ

Среди основных механизмов и элементов ГБЦ разделяют:

• 1. Главный корпус головки, так называемый картер, где и помещаются основные механизмы системы.
• 2. Нужное количество отверстий с резьбой, в которые по задумке устанавливаются свечи либо форсунки.
• 3. Асбестовая прокладка.
• 4. Камера сгорания, где происходит сгорание топлива и превращение его в рабочую смесь.
• 5. Устройство отвода и газораспределения.
• 6. Места крепления впускного и выпускного коллектора.

Кроме съемных элементов головки, имеются еще и несъемные, которые требуются для сохранения герметичности самого газораспределительного механизма. К таким устройствам можно отнести «седла» клапанов. Они при помощи горячей спресовки монтируются в картер головки. А вот, чтобы их поменять потребуется уже специализированный инструмент.

Хотелось бы уточнить, что самостоятельно в гаражных условиях вынимать и заменять седла клапанов не рекомендуется. Ведь при неравномерном нагреве головки, она может просто напросто изменить свою геометрию. То есть, нарушиться главная плоскость прилегания к блоку цилиндров, и пропадет герметичность. В таком случае ГБЦ не подлежит ремонту, и придется приобретать новую ГБЦ.

Все узлы и элементы в конструкции автомобиля нуждаются в обслуживании, а нередко и в ремонте. Головка в данном случае не исключение. Первостепенно внимания требуют те детали, которые получают большую нагрузку. А именно это механизм газораспределения, в него входят клапана, сальники, как клапанов, так и распредвала, прокладки головки. На износ и функционирование влияет множество факторов, но главные среди них касаются именно обслуживания, диагностики. Перед владельцем стоит важная задача постоянно следить за мотором, не давать ему перегреваться, контролировать пробивающиеся потоки масла или охлаждающей жидкости. Когда появляются потеки масла, следует обязательно обратиться в сервис.

К повреждению головки помимо указанного перегрева, может повлиять использования инструмента при закручивании и установке, без специального измерительного элемента, такого как динамометр. Затяжка болтов и гаек без контроля приведет к короблению корпуса, что само собой ведет к невозможности использования. Существует целый комплекс мероприятий и операций по ремонту, где требуется учитывать все нюансы.

Зачастую авто владелец сталкивается с проблемой замены, снятия головки в таких случаях: расточка цилиндров, новая опресовка втулок и седел, замена клапанов, доработка, шлифовка седел, шлифовка плоскости.

Надеюсь, представленная статья дала понимание того, что же собой представляет головка. Какие главные детали, части, её составляющие.

Двигатели ВАЗ имеют классическую конструкцию, они состоят из двух основных частей — блока цилиндров и головки блока цилиндров (ГБЦ). Блок — это горячее сердце, а ГБЦ — это холодная голова, которая заставляет мотор работать. О головках блока моторов ВАЗ, их назначении, устройстве и обслуживании читайте в данной статье.

Назначение и функции головки блока цилиндров

Все современные бензиновые двигатели имеют одинаковую конструкцию, отличаясь лишь деталями. Каждый мотор состоит из двух основных частей — блока цилиндров и головки блока цилиндров (ГБЦ), которая как крышка накрывает блок. Такую разъемную конструкцию имеют и моторы Волжского автозавода (ВАЗ).

Головка блока цилиндров выполняет несколько основных функций:

• Обеспечение необходимой формы и герметичности камер сгорания;
• Выполнение функций газораспределения — ГБЦ служит корпусом для всего газораспределительного механизма, в головке же располагаются впускные и выпускные каналы;
• Обеспечение достаточной механической и тепловой прочности;
• Смазка ГРМ;
• Охлаждение камер сгорания со всей верхней частью двигателя (а также обеспечение герметичности водяной рубашки мотора);
• Обеспечение надежного монтажа для установки свечей зажигания, внешних элементов ГРМ и иного оборудования.

Таким образом, головка блока играет очень важную роль в двигателе, делая в принципе возможной его работу. Поэтому любая неисправность, деформация или повреждение ГБЦ или ее отдельных компонентов влечет за собой ухудшение работы двигателя, а в ряде случаев и полный отказ силового агрегата.

Устройство ГБЦ двигателей ВАЗ

Все описанные выше функции головка блока выполняет с помощью встроенных в нее деталей и целых узлов. Основу головки составляет цельнолитая деталь, изготовленная из прочного алюминиевого сплава, который обладает высокой теплопроводностью, а также некоторой вязкостью — она необходима для прочного прилегания головки через прокладку к блоку цилиндров.

В ГБЦ имеется ряд отверстий, полостей и углублений различной формы и назначения:

• Камеры сгорания;
• Полости водяной рубашки охлаждения (в головках современных типов там же располагаются и ребра жесткости);
• Впускные и выпускные каналы;
• Каналы для установки клапанов;
• Шахта для цепи ГРМ (в ГБЦ моторов ВАЗ «Классика»);
• Отверстия под установку свечей зажигания, датчиков (температуры, фаз, давления масла) и других деталей;
• Отверстия для болтов, с помощью которых головка прикручивается к блоку;
• Масляные каналы;
• Масляная ванна для смазки деталей ГРМ;
• Место для установки пенала с распределительным валом (на моделях ВАЗ «Классика»);
• Постель для установки распределительного вала (на поздних моделях ВАЗ).

На головку блока цилиндров тем или иным способом устанавливается ряд деталей и целых узлов, в том числе:

• В специальные каналы запрессовываются направляющие втулки клапанов;
• В верхней части камер сгорания устанавливаются седла клапанов (в ранних моделях — чугунные, в поздних — металлокерамические);
• Клапаны, пружины, рычаги привода клапанов и т.д.;
• Распределительный вал (или два вала в современных моделях) с подшипниками, сальниками и заглушками, в моделях ВАЗ «Классика» — вал с пеналом, в поздних моделях — алюминиевый корпус подшипников распределительного вала (в двигателях ВАЗ-2108, 2109, 21099 и некоторых моделей десятого семейства таких корпуса два, в двигателях актуальных моделей Lada — один, но большого размера);
• Впускной коллектор или дроссельный узел;
• Выпускной коллектор;
• Тройник для соединения ГБЦ с системой охлаждения;
• Свечи зажигания;
• Датчики температуры охлаждающей жидкости, аварийного падения давления масла, фаз ГРМ и другие;
• Успокоитель и натяжитель цепи или ремня привода ГРМ;
• Провод «массы»;
• Топливопровод;
• На многих моделях головок — трамблер, генератор и другие детали.

Сверху головка блока цилиндров закрывается с помощью крышки, которая выполняет защитные функции — она оберегает детали ГРМ от внешних воздействий. В крышке предусмотрена горловина для заливки масла, а также отверстия для болтов, с помощью которых крышка крепится к ГБЦ. Установка крышки производится через прокладку.

Сама головка блока ВАЗ устанавливается на блок цилиндров чрез прокладку, монтаж осуществляется на десяти болтах (во всех моделях), во многих головках есть и одиннадцатый болт, прикручиваемый сбоку. Прокладка обеспечивает необходимую герметичность камер сгорания, а также в некоторых пределах регулирует их объем.

В целом, ГБЦ автомобилей ВАЗ , особенно ранних моделей («Классика») имеют довольно простое устройство, поэтому обладают высокой надежностью и долговечностью. И благодаря своей конструкции их можно обслуживать и ремонтировать самостоятельно, без помощи специалистов. Этим пользуются очень многие владельцы старых «Жигулей», «Самар», «Спутников», ВАЗ десятого семейства, современных «Калин», «Приор» и «Грант», а также оснащенных теми же двигателями «Нив».

Типы головок блока цилиндров двигателей ВАЗ

В настоящее время Волжский автозавод выпускает большое количество (несколько десятков) моделей и модификаций двигателей для своих автомобилей, и практически на каждом из них используется своя головка блока. Однако все головки ВАЗ по ряду признаков можно разделить на группы.

По типу образования и подачи горючей смеси в камеры сгорания:

• Головки для классических карбюраторных двигателей;
• Головки для двигателей с системой впрыска топлива (инжекторные двигатели).

Все модели ВАЗ вплоть до десятого семейства изначально оснащались классическими карбюраторными двигателями, только в 2000-х годах Волжский автозавод стал устанавливать на моторы систему впрыска топлива. Все современные модели оснащаются инжекторами, однако такие моторы устанавливались и на многие автомобили ВАЗ «Классика» поздних выпусков (главным образом, на ВАЗ-2107). ГБЦ для инжекторов отличаются от ГБЦ для карбюраторных двигателей формой камер сгорания, креплением впускного коллектора и некоторыми другими деталями.

По количеству клапанов:

• ГБЦ традиционной конструкции с 8 клапанами;
• ГБЦ современной конструкции с 16 клапанами.

Сегодня 8-клапанные двигатели все еще находят самое широкое применение, в том числе и на новых моделях (Lada Kalina и другие). Однако большинство новых автомобилей ВАЗ оснащаются 16-клапанными двигателями.

Наконец, все головки можно разделить на несколько типов по назначению:

• ГБЦ индивидуальной конструкции для моторов моделей ВАЗ «Классика»;
• Унифицированные головки 21011-1003011-10 для всех двигателей ВАЗ «Классика»;
• Головки для моделей ВАЗ-2108, 2109 и 21099, а также 2113, 2114 и 2115;
• Головки для двигателей моделей десятого семейства ВАЗ-2110, 2111 и 2112;
• ГБЦ для карбюраторных двигателей автомобиля ВАЗ-2121 «Нива»;
• Головки для инжекторных двигателей ВАЗ «Классика» и «Нива»;
• Головки для новых двигателей Lada Kalina, Priora и Granta (разные для 8-ми и 16-клапанных моторов, а также для моторов с одним и двумя распределительными валами).

Необходимо отметить, что все моторы для классических моделей имеют принципиальное отличие от моторов автомобилей семейств «Самара», «Спутник» и более поздних. Дело в том, что на первых «Жигулях» (и вплоть до моделей ВАЗ-2107) двигатель имел продольное расположение, то есть — ось мотора (которую можно условно проложить по коленчатому валу) располагалась вдоль продольной оси автомобиля. А на более поздних моделях (начиная с ВАЗ-2108) двигатель стал располагаться поперечно. Это наложило свой отпечаток на конструкцию двигателя, в том числе и на конструкцию ГБЦ.

Головки блока ранних моделей имеют два основных отличия от головок поздних моделей:

• В ГБЦ моторов ВАЗ-2101 — 2107 имеется шахта для цепи ГРМ, в более поздних двигателях привод ГРМ укрыт декоративной пластиковой накладкой;
• В ГБЦ ранних моделей распределительный вал укладывается в отдельный «пенал», в более поздних моделях распредвал укладывается непосредственно в головке, и сверху укрывается крышками (а в самых новых моделях — корпусом подшипников вала ГРМ).

Конечно, есть и иные отличия, которые незаметны на первый взгляд — иная геометрия и размеры камер сгорания, впускных и выпускных клапанов, другое расположение полстей водяной рубашки и т.д.

Особую категорию составляют головки блока ВАЗ для тюнинга. Волжские моторы имеют неплохой потенциал для форсирования и улучшения работы, однако при массовом производстве реализовать все возможности мотора невозможно по экономическим и иным причинам. А улучшить работу мотора можно с минимальными доработками ГБЦ — изменением формы и объема камер сгорания, установкой других клапанов, преобразованием форм и сечений впускных и выпускных каналов и т.д. Все это реализуется в специальных головках для тюнинга двигателей ВАЗ — установка такой головки повышает мощность двигателя, делает его работу более стабильной и надежной, хотя не всегда это хорошо сказывается на экономичности. Сегодня тюнинговые ГБЦ для ВАЗ становятся все более популярными, но более широкому их распространению мешает относительно высокая стоимость.

Запомнить все разновидности моторов и головок блока цилиндров, используемых на всех моделях ВАЗ, могут только постоянно работающие с этими деталями специалисты, поэтому перед покупкой новой ГБЦ или деталей для нее необходимо уточнить модель и модификацию мотора, а также каталожные номера всех деталей. Эта предосторожность будет нелишней, и она позволит избежать проблем с ремонтом двигателя старых «Жигулей» и новых автомобилей Lada.

Головка блока цилиндров во время эксплуатации не требует какого-то специального обслуживания (за исключением рекомендации избегать перегрева двигателя — вследствие этого головку может просто-напросто повести), однако ГБЦ и установленные в ней детали периодически могут выходить из строя, что потребует ее снятия и ремонта.

Наиболее часто головку блока ВАЗ приходится снимать для замены прокладки, расположенной между ней и блоком. О том, что пора снять ГБЦ и заменить прокладку могут говорить следующие признаки:

• Появление подтеков масла на линии соединения головки и блока;
• Утечка охлаждающей жидкости через прокладку наружу или в картер двигателя (последнее определяется с помощью масляного щупа — масло в этом случае становится мутным, зачастую приобретает бурый оттенок);
• Прорыв газов из камер сгорания в водяную рубашку (о чем могут свидетельствовать выбросы охлаждающей жидкости при открытии пробки радиатора на работающем двигателе).

Однако существуют и иные неисправности, которые требуют снятия головки ГБЦ — замена клапанов, ремонт поршневой группы и другие.

Снятие ГБЦ

О том, как производится снятие головки блока цилиндров , подробно описано в инструкции по эксплуатации автомобиля, поэтому здесь лишь вкратце опишем общий порядок выполнения этой работы. Обычно данная операция производится следующим образом:

1. Поставить автомобиль на ровную площадку, зафиксировать с помощью ручного тормоза, рычаг переключения передач установить в нейтральное положение;
2. Отсоединить от аккумулятора провод «массы» (минусовой);
3. По меткам на шкивах (или шестернях) и двигателе установить первый цилиндр в ВМТ (на новых моделях для этого предварительно необходимо открутить защитный кожух привода ГРМ);
4. Слить из двигателя охлаждающую жидкость;
5. Отсоединить все подключенные к ГБЦ провода — бронепровода свечей зажигания, провода датчиков, клеммы подключения «массы» и т.д.;
6. Отсоединить от ГБЦ патрубки системы охлаждения, топливопроводный шланг и иные трубки;
7. На некоторых моделях — открутить трамблер, генератор и другие детали;
8. Освободить карбюратор или дроссельный узел от патрубков, проводов, тросов и других деталей;
9. Открутить от выпускного коллектора приемную трубу глушителя;
10. С помощью специального инструмента демонтировать шестерни, натяжные ролики и другие детали привода ГРМ;
11. Снять крышку ГБЦ;
12. Открутить десять болтов крепления головки к блоку;
13. Снять ГБЦ.

Теперь можно заменить прокладку либо произвести ремонт головки, для чего от нее откручиваются впускной и выпускной коллекторы, а она разбирается дальше (рассухариваются и вынимаются клапаны, снимается распределительный вал и т.д.). Но в любом случае снятую головку необходимо всесторонне осмотреть и проверить ее состояние, о чем рассказано ниже.

Необходимо обратить внимание на два очень важных момента. Во-первых, болты головки необходимо откручивать в определенном порядке и по определенной схеме. Обычно откручивание начинается с центральных болтов, а последними отворачиваются крайние болты, причем сначала все болты нужно ослабить (не более чем на один оборот), а уже затем полностью выкручивать.

Во-вторых, съем головки блока необходимо производит очень аккуратно, чтобы не повредить ее, особенно ее нижнюю (привалочную) поверхность. Поэтому при снятии ГБЦ ни в коем случае нельзя поддевать ее отверткой или иными инструментами, лучше сдвинуть головку вбок, а затем поднять руками. В некоторых двигателях можно приподнять головку, с помощью импровизированного рычага из отвертки, подложенной под выпускной коллектор.

Снятую головку необходимо укладывать только нижней стороной на ровные и чистые деревянные бруски — это предотврати нижнюю часть от царапин и деформаций. И, конечно же, ни в коем случае нельзя бросать головку, так как при падении она может получить серьезные повреждения и будет непригодна для дальнейшего использования.

Проверка, ремонт и замена деталей головки

При снятии головки блока цилиндров даже для замены прокладки стоит провести ее проверку, а при необходимости и ремонт. В первую очередь необходимо выполнить следующее:

• Очистить нижнюю часть головки и верхнюю часть блока цилиндров от остатков старой прокладки (это нужно делать без применения острых предметов), необходимо добиться, чтобы эти поверхности были сухими и блестящими;
• Промыть ГБЦ, очистить нагар с камер сгорания, удалить масло из всех каналов и отверстий и т.д. Также необходимо промыть масляные каналы, для чего в них (после заглушки вертикального канала) на 15-20 минут заливается бензин. В новых моделях двигателей Lada бензином промыть нужно и корпус подшипников распредвала (в него также на 15-20 минут наливается бензин, тереть корпус не нужно, так как в этом случае есть риск его повреждения);
• Проверить головку на предмет трещин, сколов, вмятин и иных деформаций, ГБЦ с трещинами или повреждениями подлежит замене;
• Проверить все отверстия и опорные поверхности на предмет износа, задиров, прогорания и иных повреждений (седла клапанов, опорные поверхности подшипников и других);
• Такую же проверку провести в отношении движущихся и соприкасающихся деталей — толкателей и втулок клапанов, кулачков, коромысел и других. Особенно тщательно нужно проверить кулачки и опорные поверхности распределительного вала, при обнаружении задиров или глубоких борозд вал нужно заменить;
• Проверить клапаны, зазоры между ними и втулками, очистить их от нагара;
• Проверить целостность и геометрию пружин клапанов и других деталей ГРМ;
• Проверить геометрию (плоскостность) всех гладких поверхностей — нижней (привалочной), а также поверхностей крепления впускного и выпускного коллекторов. Проверка производится с помощью металлической линейки — ее необходимо прикладывать ребром вдоль и по диагоналям поверхности, и с помощью щупа измерять толщину появляющихся при этом щелей. Допускается отклонение от плоскостности не более чем в 0,1 мм, в противном случае необходимо либо шлифовать неровную поверхность, либо установить новую головку;
• Произвести проверку герметичности водяной рубашки. Для этого необходимо плотно закрыть выходное отверстие водяной рубашки, и налить в нее керосин или иную текучую жидкость. Если в течение 15-20 минут уровень жидкости останется неизменным, значит ГБЦ герметична, падение уровня жидкости говорит о наличии трещин или иных повреждений, в этом случае головка подлежит замене;
• Произвести проверку герметичности прилегания клапанов. Для этого нужно перевернуть головку и налить в камеры сгорания керосин или иную текучую жидкость. Если в течение 3 минут уровень жидкости останется неизменным, то клапаны хорошо прилегают к седлам, если же уровень жидкости понизился, то стоит притереть клапаны;
• Измерить длину болтов крепления ГБЦ. Дело в том, что болты с течением времени становятся длиннее (вытягиваются), и подлежат замене. В старых моделях длина болтов должна быть не более 135,5 мм, в новых — не более 98 мм.

После проверки принимается решение о ремонте или полной замене головки блока цилиндров и ее отдельных деталей. В ряде случаев провести ремонт собственными силами невозможно (например, при необходимости шлифовки привалочной поверхности), поэтому имеет смысл обратиться в сервисный центр. Однако такой ремонт довольно дорог, занимает много времени и не всегда приводит к ожидаемым результатам, поэтому иногда проще и дешевле купить и установить новую головку двигателя.

Установка ГБЦ на двигатель

Монтаж головки блока ВАЗ — дело едва ли более простое, чем демонтаж. Здесь необходимо строго придерживаться инструкций и некоторых правил.

Перед установкой головку нужно собрать (если она была разобрана), а на блок обязательно уложить новую прокладку (замена прокладки производится каждый раз после снятия ГБЦ). Далее необходимо смазать маслом все болты крепления головки и резьбовые отверстия, после чего без натяга вкрутить их в головку. Закручивание болтов производится строго по инструкции, обычно затяжка начинается с центральных болтов, однако в некоторых моделях все производится с точностью наоборот, то есть — с крайних болтов, постепенно передвигаясь к центральным.

Болты вкручиваются в несколько этапов, причем на каждом этапе необходимо прикладывать определенное усилие:

• Сначала все болты вкручиваются с усилием около 20 Н·м (хотя для некоторых головок усилие может достигать 40 Н·м и более);
• Затем каждый болт подтягивается с усилием от 74 до 120 Н·м;
• В последнюю очередь затягивается одиннадцатый болт сбоку ГБЦ, к которому прикладывается усилие в пределах 30-40 Н·м.

То есть, для затяжки головки блока необходимо иметь динамометрический ключ, без него выполнить работу правильно не получится.

В современных головках ВАЗ находят применение болты TTY (Torque-To-Yield — «крутящий момент до предела текучести»), имеющие ряд отличий от обычных болтов. Такие болты затягиваются не с тем или иным усилием, а на определенный угол, для чего нужен специальный ключ. Болт TTY при затяжке деформируется, практически достигая предела текучести (то есть, почти ломаясь), но при этом повышается его усталостная долговечность, что обеспечивает надежную фиксацию ГБЦ на блоке в течение длительного времени. Однако болты TTY являются одноразовыми и после снятия головки их обязательно необходимо заменить новыми.

При правильной затяжке болтов головка блока ВАЗ надежно фиксируется на блоке цилиндров, обеспечивая номинальные технические характеристики двигателя. Если же провести затяжку болтов с нарушением инструкций и рекомендаций, то почти наверняка совсем скоро двигатель потребует нового ремонта и серьезных затрат.

Двигатель внутреннего сгорания имеет сложную конструкцию, где каждый элемент отвечает за выполнение различных задач. Одним из таких элементов является головка блока цилиндров (ГБЦ).

ГБЦ смело можно назвать одним из ключевых узлов в мотоцикле или автомобиле. Это устройство контролирует вывод газов в двигателе внутреннего сгорания. Внешне ГБЦ представляет собой крышку, которая закрывает сам блок. Для ее изготовления используются алюминиевые сплавы или чугун.

Качественная работа головки блока цилиндров напрямую зависит от плотности прилегания самой ГБЦ к блоку цилиндров. Именно из-за этого верхняя часть данной детали является более узкой, чем нижняя. Между самим блоком и головкой находится уплотнительная прокладка. Фиксирование ГБЦ осуществляется с помощью штифтов.

Вся дальнейшая работа ГБЦ зависит от правильности монтажа. Каждый автомобиль имеет собственный регламент установки головки блока цилиндров. Поэтому важно использовать правильную инструкцию для каждого конкретного автомобиля. В ней указывается порядок затяжки штифтов и необходимый момент закручивания. Монтаж ГБЦ осуществляется с помощью динамометрического ключа.

Не следует применять грубую силу при установке ГБЦ – это может стать причиной повреждения масляного канала, уплотнительной прокладки и прочих элементов системы. Если головка будет деформирована, повреждена или установлена неправильно, это повлечет за собой нарушения в работе двигателя и всего транспортного средства.

Особенности конструкции ГБЦ

Для изготовления головки блока цилиндров сегодня применяются алюминиевые сплавы. Раньше распространенным материалом был легированный чугун.

Составляющими элементами ГБЦ являются:

• газораспределительный механизм;
• уплотнительная прокладка;
• корпус головки цилиндра, в котором располагаются камера сгорания, патрубки системы охлаждения, масляные провода;
• привод ГРЦ;
• отсеки для монтировки свечей;
• камера сгорания;
• посадочные плоскости для выпуска переработанных газов.

Рассмотрим более подробно каждый из перечисленных выше элементов.

Клапаны ГБЦ располагаются в первом ряду. Наклон каждого из них к цилиндрам составляет 20˚. Современные иномарки имеют несколько иной принцип устройства ГБЦ, но конструкция все-равно является похожей.

Уплотнительная прокладка изготавливается из армированного асбеста. Этот материал хорошо выдерживает высокие температуры, которые возникают во время работы двигателей внутреннего сгорания. Также армированный асбест в состоянии выдержать высокое давление, обеспечивая герметичность конструкции мотора при различных нагрузках.

В передней части устройства располагается привод газораспределительного механизма и натяжитель цепи. Камеры сгорания располагаются близко к ним, поэтому взаимодействие с ними организовано механическим способом. Камеры для сжатия имеют в несколько раз меньший объем, чем сами поршни. Это позволяет воздушным смесям закручиваться в момент поднятия поршней в процессе работы двигателя. Таким образом процесс сгорания топлива улучшается.

На левой части головки цилиндра располагаются посадочные места для свечей зажигания. Сюда же монтируются системы для опоры рычага и опорные шайбы. Сверху ГБЦ есть крышка, которая фиксируется болтами к корпусу.

Несъемные детали в ГБЦ

В ГБЦ имеются несъемные части. В их числе – седла клапанов, которые отвечают за герметичность газораспределительного механизма. Важно учитывать, что сборка этих элементов происходила под воздействием пресса и выполнить их замену в домашних условиях невозможно. Ремонт можно выполнить только в сервисном центре и применением специализированного оборудования.

Многие владельцы авто пытаются самостоятельно выполнить ремонт ГБЦ, но лучше не делать этого, чтобы избежать серьезных проблем с транспортным средством.

• Форма головки цилиндра может измениться, что приведет к нарушениям герметичности камеры сгорания и клапанов.
• Неправильный нагрев может стать причиной выхода из строя головки цилиндров.
• На поверхности детали могут образоваться трещины и микротрещины, из-за чего двигатель утратит свою работоспособность.

Самостоятельный ремонт несъемных деталей ГБЦ может стать причиной поломки детали, что обернется еще более дорогостоящим ремонтом.

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.

ГБЦ, что это такое в машине?

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.

Из чего же состоит ГБЦ?

По своей структуре ГБЦ состоит из крышки и корпуса головки:

1. Крышка головки защищает внутренние узлы и механизмы ГБЦ от внешних воздействий, а также не допускает протечек моторного масла. Сверху она имеет отверстие для заправки мотора маслом. Соединение крышки и корпуса головки осуществляется с помощью винтов и специальной многоразовой резиновой прокладки, которая не позволяет маслу просочиться между двумя составляющими.
2. В свою очередь корпус головки является основой, в которой расположено большое количество важных узлов двигателя. Самыми простыми по своей структуре являются ГБЦ в двигателях с нижним расположением клапанов. Более сложную конструкцию имеют верхнеклапанные моторы.

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:

• Частично или в полном объеме в ГБЦ расположены камеры сгорания.
• Проходят каналы систем смазки и охлаждения.
• Имеются фланцевые отверстия для впускного коллектора, который в зависимости от типа двигателя может подавать как топливную смесь, так и просто воздух.
• Также в корпусе ГБЦ имеются отверстия для выпускного коллектора, через который осуществляется вывод отработавших газов.
• В корпусе головки располагается площадка и отверстия для элементов газораспределительного механизма, элементов передачи распредвала и других узлов.
• Имеются резьбовые отверстия для свечей зажигания или форсунок.
• В двигателях с верхним расположением распредвала имеются дополнительны опоры.

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.

Каким нагрузкам подвергается ГБЦ во время работы двигателя?

Во время работы мотора головка подвергается следующим нагрузкам:

• Большой разнице температур;
• Давлению отработанных газов;
• Серьезным механическим воздействиям.

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:

• Высокая прочность конструкции;
• Длительный срок службы;
• Строго выверенные размеры камеры сгорания и каналов;
• Хорошая герметизация газовых стыков;
• Простота конструкции, позволяющая осуществлять необходимый ремонт;
• Минимальная масса и размеры.

Материалы изготовления головки блока цилиндра

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.

Основные процессы, проходящие в 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.

Конструктивные особенности ГБЦ

В свою очередь форма ГБЦ для каждого двигателя индивидуальна и может меняться:

1. В зависимости от расположения камер сгорания.
2. Деталей зажигания и их относительного положения к цилиндрам.
3. Расположения и общего количества деталей газоотводящей системы.
4. Различных конструктивных особенностей конкретного двигателя.

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:

• Формой камер сгорания;
• Конструкцией впускного коллектора;
• Диаметром его клапана и каналов.

Имеются также конструктивные особенности и у ГБЦ дизельных моторов.

Особенности сборки двигателя после ремонта головки

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.

Что случается при неисправностях ГБЦ?

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:

1. Масло может проникать в систему охлаждения. Выявить такую неполадку можно по антифризу, он будет иметь темный, мутный цвет с явными масляными отложениями, а также иметь специфический запах.
2. Помимо этого антифриз может проникать в систему смазки. Вследствие этого уровень охлаждающей жидкости в бачке будет постоянно снижаться, а масла в двигателе становиться все больше. При проверке уровня масла в двигателе на щупе также можно наблюдать наличие белой пены, эмульсии.
3. В связи с нарушением герметичности охлаждающая жидкость может попадать и в камеру сгорания. В этом случае белый дым из выхлопной трубы будет идти постоянно, а уровень антифриза в бачке постепенно снижаться.
4. Помимо этого выхлопные газы из камеры сгорания могут проникать в систему охлаждения. Выявить проблему можно по выходящим пузырькам выхлопного газа из расширительного бачка во время работы двигателя.
5. Также выхлопные газы могут попадать из одного цилиндра в другой или вырываться наружу через трещину в головке блока или при повреждении ГБЦ прокладки. Если же с выявлением проблемы во втором случае проблем не возникнет, то с первым вариантом все намного сложнее, так как видимых внешних повреждений в этом случае нет. Однако первыми сигналами таких протечек становится снижение мощности двигателя, повышенный расход топлива, затрудненный пуск мотора. Понравилась статья? Поделись с другими!

Источник http://monolith.in.ua/structure-avto/blok-cilindrov-krivoshipno-shatunnyj-mehanizm/
Источник http://guarblog.ru/chto-takoe-gbc-v-mashine-i-za-chto-otvechaet-ustroistvo-golovki-bloka-cilindrov/