ГБЦ: конструкция, описание, функция, принцип работы

Основные функции ГБЦ

Если посмотреть на примитивную схему поршневого двигателя, то покажется, что головка блока там не нужна совсем. Каждая деталь по-своему незаменима, это поршни, коленвал, шатуны, клапанный механизм. Смысловой нагрузки ГБЦ не несёт. Но без неё сейчас не существует, наверное, ни одного двигателя. Значит, определённый набор функций она всё же выполняет:

• ремонтопригодность, без этого мотор станет одноразовым, а добираться к поршням и клапанам без снятия головки слишком сложно;
• технологичность, при изготовлении мотор должен быть собран без применения сверхсложных операций, иначе его цена превысит все разумные пределы;
• обеспечение теплового режима камеры сгорания и окружающих деталей;
• смазка деталей газораспределительного механизма (ГРМ);
• оптимальное расположение и конфигурация впуска-выпуска, свечей зажигания, а в дизелях и моторах с прямым впрыском — размещение форсунок (инжекторов);
• установка массы дополнительных устройств, необходимость в которых возникает при повышении характеристик двигателей в ходе их технической эволюции. 

От простого к сложному

Первые головки блока были больше похожи на то, что сейчас называется клапанной крышкой, только потолще и покрепче. С тех пор ситуация сильно изменилась. Что такое ГБЦ в автомобиле современной конструкции, можно узнать, обратившись немного к истории вопроса.

Нижнеклапанные и двухтактные

Эти двигатели не отличаются принципиальной сложностью, поэтому их головки представляли собой просто плиту, которой накрывался блок цилиндров. Напротив каждого поршня в плите размещались резьбовые отверстия для свечей зажигания. Все каналы впуска и выпуска, клапаны ГРМ, камера сгорания, включались в состав блока. Единственное занятие ГБЦ заключалось в отводе тепла, для чего в ней были сделаны водяные протоки или отливались рёбра воздушного охлаждения.

Двухтактным двигателям простота головок не мешала, а вот наличие клапанного механизма в четырёхтактниках при таком расположении и простоте головок резко ограничивало повышение мощностных показателей, разве что помочь могло наличие нагнетателя, поэтому клапаны просто просили конструкторов перенести их в состав ГБЦ.

Верхние клапаны со штанговым приводом

Сначала один, а потом и оба клапана были перенесены вверх, что позволило существенно улучшить способности двигателей. При этом головка уже начала походить на то, что мы имеем сейчас. В ней сформировались газовые каналы, появился распределительный механизм, хотя привод клапанов по-прежнему осуществлялся от расположенного внизу распредвала через разной длины штанги. Иногда их удавалось сделать короткими, но чаще они были такими, что на больших оборотах порождали вибрацию. Это снижало быстроходность двигателей.

Особенности конструкции

Разбираясь, что такое ГБЦ в автомобиле, и какую роль она играет, необходимо учесть, что этот элемент сопрягается с большим числом дополнительных узлов:

• впускные/выпускные клапаны газораспределения;
• форсунки;
• система зажигания в бензиновых авто;
• распределительный вал и пр.

Нужно знать, что головка располагается непосредственно над блоком цилиндров.

Фактически она укрывает все цилиндры одновременно, являясь их небольшим продолжением. Исходя из этого, для классических рядных моторов автомобильные инженеры обходятся одной ГБЦ, а для V-образных конструкций необходимо ставить пару штук.

Привод газораспределительного механизма, являющийся частью головки, включает клапаны. Конструкционно они располагаются в один ряд напротив цилиндров. Для правильной работы системы их устанавливают в большинстве автомобилей под углом примерно в 20.

Функционал узла

Головка блока двигателя защищает одновременно все камеры сгорания. Алюминиевую или чугунную деталь ставят на блок, располагаю между ними специальную жаропрочную прокладку. Последняя обеспечивает максимальную герметизацию системе. В некоторых случаях дополнительный наносят слой герметика, повышающий эксплуатационные характеристики прокладки.

Во время текущих или капитальных ремонтов прокладку под головкой необходимо менять. Для повторного использования она не годится.

Алюминиевая деталь подвергается высокотемпературным воздействиям, так как сопрягается непосредственно с камерами сгорания. Смесь топлива и воздуха во время взрывов также оказывает силовое воздействие на внутреннюю поверхность.

В корпусе имеются резьбовые отверстия. В них вкручиваются свечи зажигания (для бензиновых силовых установок) или форсунки (для дизельных двигателей). Также имеются отверстия, благодаря которым свои операции выполняет распредвал. В его случае приходится устанавливать:

• втулки;
• пружины;
• клапаны;
• опорные шайбы;
• подшипники вращения и пр.

Для каждого из этих элементов создается своя форма или отверстие в ГБЦ. Все они являются частями сложного газораспределительного механизма.

Стоит учесть, что несвоевременное либо несоответствующее обслуживание узла, либо некорректная эксплуатация приведет к быстрому выходу из строя. Что повлечет за собой дорогостоящий ремонт. На специализированных станциях он обойдется в крупную сумму. Даже при самостоятельном проведении ремонта, операция окажется трудоемкой и длительной. Одной из первых сложностей является отвинчивание крепежных элементов.

Передняя часть головки используется для монтажа цепного привода. Также там учитывается необходимость в натяжителе цепи.

Поверхность головки, сопрягаемая с прокладкой и блоком цилиндров, подвергается специальной механической обработке. Обеспечивается единая горизонтальная плоскость без впадин и выступов. Впоследствии от температурных перепадов она будет деформироваться, поэтому в качестве ремонта ее подвергают дополнительной шлифовке. Таким образом восстанавливается первоначальная геометрическая форма. В противном случае даже наличие прокладки не спасет от разгерметизации камер сгорания.

Особая форма имеется у частей головки, сопрягаемых с камерами сгорания. Поршни обеспечивают сжатие топливной смеси в наивысшей своей точке, а форма камеры способствует обеспечению наилучшего завихрения газов. Это позитивно влияет на процесс горения с максимальной отдачей энергии.

К тыльной стороне прилегает фланец особой формы. Он соединен с несколькими патрубками, уходящими дальше под автомобиль. Там же установлены впускные и выпускные коллекторы.

В полостях циркулирует охладительная жидкость — антифриз. Благодаря ей понижается температура головки и блока.

Головка имеет ряд несъемных элементов, к которым относятся седла клапанов. Они необходимы для создания герметичности системы газораспределительного механизма. К несъемными стоит отнести направляющие втулки клапанов.

Их монтируют за счет прессования на спецоборудовании. Провести подобную операцию в домашних условиях весьма проблематично. Потребуется наличие особых инструментов и оборудование для термической обработки.

Иногда такую операцию «умельцы» предлагают провести в гаражных условиях, но подобный процесс может привести к перегреванию детали и последующей ее деформации. При этом безвозвратно потеряется геометрия изделия, а также возможно образуются микротрещины. В результате придется покупать новый узел.

Особенности прокладок

Большинство проблем возникает от разгерметизации, которая происходит часто при выходе из строя прокладки. Ее необходимо правильно подобрать, чтобы избавиться от дорогостоящего ремонта. В результате прогорания будет слышаться стук поршней, а также это приведет к отказу в работе мотора. Производители предлагают два типа головок:

• на основе паронита;
• из металла.

Лучше справляется со своими функциями металлическая, но она не подходит определенным типам моторов. В частности, ее не принято ставить на атмосферные силовые установки. Там необходимо обходиться паранитовой, справляющейся с большинством неровностей поверхности.

Техобслуживание системы

Необходимо учитывать, что в любом случае всем автомобильным системам и деталям требуется со временем обслуживание, включая и ГБЦ. Важным фактором в подобной ситуации является своевременная диагностика. Особое внимание стоит уделять следующим факторам:

• качественной работе прокладки, обеспечивающей герметичность;
• отрабатыванию клапанов;
• важно проверять работоспособность сальников клапанов;
• нужно контролировать качество сальников распредвала.

Если с прокладкой случатся неприятности, то масло из системы смазки проникнет в систему охлаждения, а антифриз попадет в полости циркуляции масла. При таком взаимном проникновении мотор станет работать с пониженной эффективностью.

Когда часть масла станет циркулировать с антифризом, то проявится такое явление, как строение двигателя. Через некоторое время двигатель просто перестанет заводиться. Одновременно на приборной панели по индикаторам будет проявляться повышенная температура мотора.

Наличие антифриза в системе смазки окажет негативное влияние на состояние свечей. При выкручивании их можно заметить по нагару, что их «заливает».

Как устроена головка блока цилиндров

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.

• Газораспределительный механизм, обеспечивающий отвод отработанных газов. Клапана системы газораспределения открываются в четкой последовательности в зависимости от этапов работы каждого отдельного цилиндра.
• Привод газораспределительного механизма, обеспечивающий открывания клапанов в необходимый момент.
• Площадки для крепления впускного и выпускного коллекторов, обеспечивающих подачу топлива и отвод отработанных газов.
• К несъемным элементам ГБЦ относят направляющие втулки и седла клапанов. Данные элементы обеспечивают герметизацию механизма газораспределения. Монтаж этих деталей осуществляется методом горячей опрессовки, выполнить его самостоятельно, тем более без специального оснащения, практически невозможно, особенно в условиях частного гаража.

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.

Как правильно установить ГБЦ

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.

Техническое обслуживание и диагностика

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

Речь идет о:

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

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

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

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

Это:

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

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

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

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

Устройство головки блока цилиднров и её особенности

В зависимости от тактности, принципа воспламенения, схем газораспределения и охлаждения головка может иметь разнообразные типы конструкций. Однако основной набор деталей головки — клапаны, снабжённые пружинами, форсунки, а также свечи зажигания — практически неизменен.

Объёмистые дизеля традиционно оборудуют литыми чугунными головками, которые долгое время исправно и незаменимо служат в этом качестве. Они эксплуатируются в тяжёлых условиях, и с целью придания надёжности клапанные сёдла запрессовывают с предварительным охлаждением в парах жидкого азота. Втулки клапанов и вихрекамеры вставляют с натягом.

Для маломощных бензиновых «движков» выпускают алюминиевые головки, изготавливаемые путём литья под давлением или в кокиль с дальнейшей доводкой пустот (в головке предусмотрены водяные, газовые ходы, каналы для смазки, а также сквозные отверстия под крепёж).

Крепится головка стальными шпильками с гайками либо болтами с затяжкой по предписываемой производителем технологии. В инструкции подробно указываются последовательность, усилие затяжки, угловые довороты и пр. Это требуется для сохранности соединения в случае просадки стыкового уплотнения.

Правила эксплуатации, возможные неисправности и проблемы

​​​​​​​

ГБЦ — достаточно уязвимый функциональный узел, подверженный воздействию комплекса негативных факторов. Поэтому не исключены и вполне вероятны:

1. Срыв резьбовых соединений (под свечи или шпильки), трещины с внешней стороны корпуса. Трещины образуются вследствие неграмотной затяжки креплений, а дефекты резьбы чаще всего оказываются скрытым заводским браком.
2. Искривления плоскости стыка, коррозия поверхности и ослабление креплений. Возникают из-за длительной работы, перегрева двигателя, некачественной охлаждающей жидкости.
3. Образование межседельных трещин и выпадение клапанных сёдел. Причины — низкокачественное горючее, истекающий ресурс оборудования, плохо отрегулированное зажигание.
4. Износ группы толкателей и распределительного вала.
5. Отказ клапанных направляющих втулок. Причина — значительный пробег, некондиционная смазка.

В случае прорыва газов головку чаще всего фрезеруют. При срыве свечной резьбы устанавливают «ввёртыш», система креплений подлежит замене.

Распространение межседельных трещин способствует утечке отработанных газов в охлаждающую рубашку и заклиниванию поршней. В этом случае головку можно заменить; по крайней мере, трещины допускается заварить с соблюдением технологии.

Падение масляного давления свидетельствует о проблемах с распределительным валом. Диаметр постелей распредвала восстанавливают посредством вставки дюралюминиевых либо латунных втулок (как правило, в качестве развёртки применяется прежний распредвал с фрезерными зубцами).

Кроме того, делают ремонт невозможным значительная коррозия, а также повреждения от детонации. Выпавшее седло путём охлаждения в парах жидкого азота меняют на новое, либо на аналогичное, высверленное с другой головки.

Где находится ГБЦ

Если приподнять капот современного автомобиля, вашему взору откроется только верхняя часть головки, её крышка. Частично можно увидеть и её нижнюю часть, но в большинстве случаев хорошему обзору мешает масса навесного оборудования. Располагается головка непосредственно над блоком цилиндров, который может занимать как продольное (в большинстве случаев), так и поперечное положение в моторном отсеке. На авто ГБЦ крепится посредством болтов и шпилек, соединяющих головку с блоком. Между ними образуется множество полостей – камеры сгорания и магистрали для циркуляции технических жидкостей. Также в головке БЦ устанавливаются клапана с пружинным механизмом, а снаружи – свечи и форсунки. Конкретный состав дополнительного оборудования и геометрия головки зависят от особенностей двигателя (используемой системы воспламенения ТВС, количества тактов, устройства системы газораспределения). Ближе к радиатору располагается большая по размерам полость для привода распредвала и механизма натяжения цепи.

Классификация ГБЦ

Поскольку головка БЦ является неотъемлемой частью СА, к ней предъявляются повышенные требования к прочности и способности выдерживать экстремальные температурные нагрузки. Основной критерий классификации БЦ – материал изготовления:

• на протяжении многих десятилетий основным материалов для изготовления блока цилиндров был чугун с различными добавками (хромом, никелем). Чугун хорошо переносит нагрев, он достаточно жёсткий, что является обязательным требованием для высокофорсированных моторов. Единственный недостаток чугуна – большой вес, который отрицательно сказывается на разгонных характеристиках легкового авто;
• алюминий – второй по частоте использования материал для изготовления БЦ. Он лёгок, прочен, обеспечивает более лёгкое и быстрое охлаждение деталей силового агрегата. Но для алюминия достаточно сложно подобрать материал изготовления цилиндров, который должен обладать сравнимыми характеристиками, но отличаться более высокой стойкостью к высоким температурам. Для этих целей используют алюминий-кремниевые составы и алюминиевые цилиндры с никелевым напылением. В последнем случае повреждение шатуна или поршня приводит к уничтожению никелевого слоя, что делает цилиндр неремонтопригодным;
• БЦ, изготовленный из магниевого сплава, обладает достоинствами обеих традиционных материалов — лёгкостью и прочностью, однако он настолько дорог, что его массовое производство нерентабельно.

Что касается головки БЦ, то к ней предъявляются меньшие требования, поэтому алюминий здесь имеет неоспоримое преимущество перед чугуном. Именно этот материал используется для изготовления ГБЦ на большинстве современных моторах, позволяя ощутимо снизить вес силового агрегата. Другим важным классификатором ГБЦ является форма и расположение камеры сгорания:

• если КС расположена целиком в головке, то в таких двигателях применяются плоские поршни. Их особенностью является формирование объема камеры сгорания в головке при прохождении поршня в верхнюю мертвую точку;
• второй разновидностью считаются камеры сгорания, размещённые как в ГБЦ, так и поршне. Конструктивно поршни этой разновидности оснащаются выемкой в нижней части;
• существуют также камеры сгорания, целиком находящиеся в полости поршня.

Если говорить о форме КС, то она влияет на такие параметры, как эффективность образования ТВС, процесс её сгорания и эффективность отвода продуктов сгорания. Чаще всего камера имеет сложную форму, но встречаются и варианты с круглой, полусферической, клиноподобной, шатёрной геометрией. Конструктивно ГБЦ подразделяются на следующие категории:

• Одна головка для рядного мотора или каждого ряда V-образного СА;
• групповые головки, которые прикрывают цилиндры в отдельном ряду частично (как правило – ровно половину);
• раздельные ГБЦ (для каждого цилиндра – своя головка).

На большинстве легковых авто с двигателями малого/среднего объема устанавливаются общие ГБЦ. На форсированных многоцилиндровых моторах большой мощности обычно применяются индивидуальные головки, что снижает массу двигателя и упрощает обслуживание/ремонт поршней и других деталей цилиндра. Наконец, головки классифицируют по наличию и комплектации ГРМ:

• устаревшие конструкции головок нижнеклапанных силовых агрегатов могут вообще не содержать деталей ГРМ, такой же тип головок предусмотрен в современных двухтактных двигателях;
• головки, содержащие часть деталей ГРМ (обычно – приводы клапанов и сами клапаны);
• ГБЦ, конструкция которых предусматривает наличие механизма газораспределения в сборе – это большинство современных силовых агрегатов.

Независимо от особенностей конструкции, главным в ГБЦ двигателя является схожесть принципов функционирования.

Конструкция детали: что входит в ГБЦ

Поподробнее рассмотрим, из чего состоит ГБЦ.

Первоначально детали головки изготавливались из чугуна. Выбор материала был обусловлен высокой вибронагруженностью и температурным режимом работы двигателя. Чугун обладает высокой механической прочностью и термоустойчивостью. Он не подвержен деформациям и короблению при нагревании. Основной недостаток чугуна – большой удельный вес. Современное материаловедение позволяет использовать сплавы из легких металлов (например, из алюминия), которые отвечают всем вышеперечисленным характеристикам, но обладают меньшей массой.

Герметизация плоскости разъема блока и головки цилиндров осуществляется посредством специальной прокладки. Это сложная деталь, в основу которой входит армированный асбест. Она должна повторять все контуры и каналы головки и при этом выдерживать высокое давление и температуру. Во время крепления болтов головки блока цилиндров необходимо соблюдать заданное усилие и последовательность затяжки. Обычно она осуществляется в несколько этапов и деформирует прокладку в определенных местах.

Клапаны впуска и выпуска расположены вдоль постели распредвала. При использовании двух клапанов на цилиндр они расположены в один ряд. При использовании четырехклапанной конструкции (два впускных и два выпускных на цилиндр) они располагаются в два параллельных ряда. Ось клапанов имеет отклонение от перпендикуляра к плоскости разъема головки и блока цилиндров, как правило, в 20 градусов.

В передней части головки находится пространство для звездочки газораспределительного механизма цепи (или ремня) и ее успокоителя. Они приводят в движение распредвал. Камеры сгорания расположены над цилиндрами и имеют немного меньший диаметр, чем поршни. Благодаря такому несоответствию на границе блока цилиндров и ГБЦ создается завихрение топливной смеси в конце такта сжатия. Это благоприятствует воспламенению горючего и увеличению мощности двигателя.

Слева по направлению движения автомобиля расположены входные отверстия для монтажа свечей зажигания и форсунок подачи топлива. Они вкручиваются по резьбе и участвуют в процессе работы двигателя. На противоположной стороне находятся площадки для подсоединения впускного и выпускного трубопроводов. Также сюда подходят патрубки, подводящие охлаждающую жидкость к ГБЦ.

Сверху головка блока цилиндров имеет сложную конфигурацию, обеспечивающую расположение элементов газораспределительного механизма. Вдоль центральной оси идут площадки для монтажа вкладышей распредвала. В них помещается сам распредвал и сверху фиксируется крышками с ответными полукольцами подшипников скольжения. В специальные отверстия под распредвалом запрессовываются направляющие втулки клапанов. Над ними крепятся шайбы сложной формы, в которые устанавливаются пружины, удерживающие клапан в поднятом состоянии. Сверху ГБЦ надевается металлическая или силуминовая крышка, закрывающая механизмы.

Седла и направляющие запрессовываются с натягом в ГБЦ. В домашних условиях выполнить такую работу очень сложно. Требуется сильный нагрев головки блока цилиндров и глубокое охлаждение ответных деталей перед процессом монтажа. Долгая запрессовка может привести к выравниванию температур и заклиниванию направляющей или клапана. Кроме того, головки из алюминиевого сплава подвержены деформации при нагревании, поэтому перегрев может стать для них фатальным. Для выполнения этой операции лучше обратиться в специализированную мастерскую.

Функции ГБЦ в автомобиле

Головка имеет в своей нижней части полости, являющиеся камерами сгорания. Между ГБЦ и блоком цилиндров устанавливается жаропрочная прокладка. Ее основной функцией является подача горючего, отвод отработанных газов и рабочий процесс сгорания топлива.

Рассмотрим, для чего нужна ГБЦ:

• сверху головки блока цилиндров находится металлическая крышка, выполняющая защитную функцию;
• в верхней части крышки устроена маслоналивная горловина, закрытая резьбовой пробкой;
• стык блока цилиндров и головки уплотняется жаропрочной асбестовой прокладкой, армированной металлом;
• в головке блока смонтирован распредвал, на котором закреплена шестерня привода ГРМ с ремнем (или цепью) и успокоителем;
• свечи зажигания (в дизельных моторах – свечи накаливания), а также форсунки подачи топлива находятся с левой стороны головки;
• снизу устроены полукруглые выемки, являющиеся камерами сгорания цилиндров;
• газораспределительный механизм монтируется в корпусе ГБЦ;
• с правой стороны головки находятся площадки и отверстия для подсоединения впускного и выпускного трубопроводов.

Признаки проблемы с ГБЦ в машине

Регламентные работы выполняются в условиях специализированного сервиса опытными механиками. Проведение технического обслуживания двигателя включает, в числе прочих, и операции, связанные с ГБЦ. Это регулировка клапанов, замена успокоителя, ремонт распредвала, замена и регулировка свечей зажигания и т. п.

Снятие головки блока цилиндров для ремонта влечет за собой массу дополнительных операций. Сюда входит замена прокладки, снятие и установка привода ГРМ и его последующая регулировка, выставление зазоров клапанного механизма и т. п.

Нарушение целостности прокладки можно выявить по следующим признакам:

• белесый цвет выхлопных газов;
• высокий расход моторного масла;
• эмульсия в моторном масле, особенно хорошо видная на масляном щупе холодного мотора;
• изменение цвета и бурление охлаждающей жидкости после попадания в нее масла;
• течь масла или антифриза по стыку ГБЦ и блока цилиндров;
• быстрое снижение уровня охлаждающей жидкости.

Назначение головки блока цилиндров

В головке сделано много технических отверстий и полостей, благодаря чему деталь выполняет множество разных функций:

• Со стороны капанной крышки сделаны крепления для установки распределительного вала (о назначении и особенностях этого элемента читайте в отдельном обзоре). Благодаря этому обеспечивается оптимальное распределение фаз грм в соответствии с тактом, который выполняет поршень в конкретном цилиндре;
• С одной стороны в головке имеются каналы впускного и выпускного коллекторов, которые фиксируются на детали гайками и шпильками;
• В ней сделаны сквозные отверстия. Одни предназначены для крепежа элемента, другие – для установки впускных и выпускных клапанов. Там же имеются свечные колодцы, в которые вкручиваются свечи (если мотор дизельный, то в эти отверстия вкручиваются свечи накала, а рядом с ними сделан еще один тип отверстий – для установки топливных форсунок);
• Со стороны блока цилиндров в районе верхней части каждого цилиндра сделано углубление. В собранном двигателе эта полость – камера, в которой смешивается воздух с топливом (модификация непосредственного впрыска, у всех остальных вариантов двигателей ВТС формируется во впускном коллекторе, который также закреплен на головке) и инициируется его сгорание;
• В корпусе ГБЦ сделаны каналы для циркуляции технических жидкостей – тосола или антифриза, обеспечивающихо охлаждение двс и масла для смазки всех подвижных деталей агрегата.

Материал изготовления головки блока цилиндров

Большинство старых двигателей изготавливались из чугуна. Материал обладает высокой прочностью и устойчивостью к деформациям из-за перегрева. Единственный недостаток такого ДВС – большой вес.

С целью облегчения конструкции производители применяют облегченный сплав алюминия. Такой агрегат весит намного меньше предыдущего аналога, что положительно сказывается на динамике транспортного средства.

Легковой автомобиль в современном исполнении будет оснащен именно таким мотором. Исключением в данной категории являются дизельные модели, так как в каждом цилиндре такого мотора создается очень высокое давление. В совокупности с высокой температурой этот фактор создает неблагоприятные условия для использования легких сплавов, не отличающихся своей прочностью. В грузовом транспорте же остается применение чугуна для производства двигателей. Технология, которая используется в этом случае – литье.

Схема ГБЦ

Схема головки блока цилиндров в разарезе. Схема, состав компонентов: 1-распределительный вал, 2-нижний наконечник штанги толкателя, 3- штанга толкателя, 4- верхний наконечник штанги толкателя, 5- винт регулировочный, 6- коромысло клапана, 7- стойка коромысла, 8- прокладка крышки, 9- крышка ГБЦ, 10- болты крепления крышки, 11- траверса, 12- пружина клапана, 13- сухарь клапана, 14- болт крепления ГБЦ к блоку, 15- направляющая клапана с маслоотражающим колпачком, 16- клапан головки блока цилиндров, 17- седло клапана,18- головка блока в разрезе, 19- прокладка головки блока цилиндров, 20- гильза. Прокладка головки блока цилиндров Материал изготовления ГБЦ может быть как алюминиевым, (например, головка блока цилиндров ВАЗ 2109) так и чугунным (дизеля).

Обычно для производителей алюминиевые головки блока цилиндров приоритетнее, потому как они более удобные в производстве, обработке и ремонте. Но на некоторых дизельных двигателях используются чугунные головки, так как детонационные свойства дизельного топлива превышают прочностные характеристики алюминиевых головок, что приводит к сокращению срока службы или разрушению последних.

Также ГБЦ можно разделить на два вида это — индивидуальные головки и моноголовки. У первого вида есть ряд преимуществ, в первую очередь связанные с ремонтопригодностью, простотой и низкими затратами при обслуживании. Но большинство мировых производителей автомобилей и автокомпонентов отдают предпочтение моноголовкам, которые также имеют свои преимущества. Сложность конструкции этого вида обусловлена базировкой распределительного вала (или двух распределительных валов, что дает возможность использовать насос-форсунку (при использовании топливной системы Common Rail) и сэкономить место в блоке) в самой ГБЦ. Ниже вы найдете видео работы головки блока цилиндров.

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.

О ремонте и замене

К вопросам профилактики, диагностики, ремонта и замены головки блока цилиндров нужно подходить максимально серьезно, поскольку это критически важный элемент двигателя, который, к тому же, подвергается очень значительным механическим и термическим нагрузкам.

Проблемы рано или поздно возникают даже при правильной эксплуатации автомобиля. Ускоряют появление неисправностей в двигателе — и головке в частности — следующие факторы:

• игнорирование периодической замены моторного масла

• использование низкокачественной смазки или масла, не соответствующего требованиям для данного ДВС;

• использование горючего плохого качества;

• забитые фильтры (воздушный, масляный);

• длительное отсутствие регламентных работ;

• резкая манера вождения, злоупотребление высокими оборотами;

• неисправная или неотрегулированная система впрыска;

• неудовлетворительное состояние системы охлаждения и, как результат, перегрев двигателя.

О пробое прокладки ГБЦ и других связанных с ней проблемах, уже говорилось выше. Подробнее об этом можно почитать в отдельной статье. Другие возможные неисправности головки:

• треснувшие седла клапанов;

• изношенные направляющие втулки клапанов;

• разбитые посадочные места распредвала;

• поврежденные элементы крепления или резьба;

• трещины непосредственно в корпусе ГБЦ.

Седла и направляющие втулки можно заменить, однако производить это нужно по особой технологии с применением специального оборудования. Попытки сделать такой ремонт в гаражных условиях скорее всего приведут к необходимости полной замены головки. Самостоятельно можно попробовать очистить и отшлифовать фаски седел, не забывая при этом, что они должны плотно прилегать к ответным фаскам клапанов.

Для восстановления изношенных постелей под распредвал используют ремонтные втулки из бронзы.

Если сорвана резьба в гнезде для свечи, можно установить ввёртыш. Вместо поврежденных крепежных деталей используются ремонтные шпильки.

Трещины в корпусе головки можно попробовать заварить, если они находятся не на газовых стыках. Использовать средства типа холодной сварки бессмысленно, так как они имеют иной коэффициент теплового расширения и попросту очень быстро растрескаются. Применение сварки для устранения трещин, проходящих через газовый стык, нецелесообразно — в этом случае головку лучше заменить.

Вместе с головкой обязательно нужно менять ее прокладку, а также резиновое уплотнение крышки.

Проводя дефектовку головки блока цилиндров, не забудьте также проверить установленные в ней детали ГРМ — клапаны, пружины, коромысла, рокеры, толкатели и, конечно, распредвал. Если возникнет необходимость приобрести новые запчасти для замены изношенных, вы можете сделать это в интернет-магазине Китаец.

Удобнее и проще приобретать и монтировать ГБЦ в сборе, когда в ней уже установлены детали газораспределительного механизма (распредвал, клапаны с пружинами и приводами и пр.). Это избавит от необходимости подгонки и регулировки, которые потребуются, если в новый корпус головки установить компоненты ГРМ из старой ГБЦ.

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.