Головка блока цилиндров: устройство и назначение. От теории к практике: что представляет собой головка блока цилиндров? Что такое гбц в двигателе ваз

Головка цилиндров большинства бензиновых двигателей изготавливается из алюминиевого сплава. Алюминиевый сплав имеет преимущества в том, что он легче, чем чугун и обладает лучшими характеристиками теплопроводности, благодаря чему его легче охлаждать. Однако, он имеет некоторые недостатки, такие как легкая повреждаемость и более высокое тепловое расширение.

ВНИМАНИЕ!

При ремонте головки цилиндров следует обращать внимание на следующее.

Будьте осторожны, чтобы не поцарапать или иначе не повредить поверхности головки цилиндров, к которым прилегают прокладка головки блока и прокладка коллектора,

Болты головки цилиндров должны затягиваться на холодном двигателе, заранее определенным методом, в надлежащей последовательности с приложением указанного момента затяжки. Есть два метода затяжки - обычный метод и метод затяжки в области пластической деформации.

Рис. 1 - Устройство головки блока цилиндров.

Клапаны и сопряженные с ними детали

1. Клапан

Клапаны изготавливаются из специальной стали, потому что они подвергаются воздействию высоких давлений и температур. Клапан всегда поджимается в направлении закрытия усилием пружины, а когда на него действует усилие от распределительного вала, клапан движется вниз внутри направляющей втулки клапана в головке цилиндров, чтобы открыть впускной или выпускной канал. Обычно диаметр тарелки впускного клапана немного больше, чем выпускного клапана.

Для того, чтобы обеспечить хорошее уплотнение между клапаном и седлом клапана, угол конуса клапана составляет обычно 44,5° или 45,5°.

Рис. 2 - Клапан.

2. Пружина клапана

Пружина клапана применяется для закрытия клапана. У большинства двигателей устанавливается одна пружина на клапан, но на некоторых двигателях применяются две пружины на клапан.

Чтобы предотвратить отрыв клапана от толкателя, когда двигатель работает на высоких оборотах, используются пружины с неодинаковым шагом или двойные пружины.

Рис. 3 - Виды пружин клапанов.

ВНИМАНИЕ!

Отрыв клапана от толкателя вызывается работой пружины клапана, не связанной с работой кулачка. Отрыв клапана появляется, когда двигатель работает при частоте вращения выше максимально допустимой. Он не только вызывает ненормальный шум двигателя, но и является причиной удара поршня по клапану, что может привести к повреждению этих деталей. Пружины с неодинаковым шагом асимметричного типа устанавливаются витками с более широким шагом вверх.

Седло клапана запрессовывается в головку цилиндров. Когда клапан закрывается, тарелка клапана плотно прилегает к седлу клапана, чтобы поддерживать герметичность камеры сгорания. Седло клапана также отводит тепло от клапана к головке цилиндров для охлаждения клапана. Так как седло клапана подвергается воздействию горячих отработавших газов и повторяющимся контактам с клапаном, оно изготавливается из специальной стали, имеющей высокие тепло- и износостойкость.

Рис. 4 - Седло клапана.

ДЛЯ СПРАВОК Седло клапана обычно имеет форму конуса 45°, чтобы соответствовать форме конуса клапана. Ширина рабочей фаски седла клапана обычно составляет от 1,2 до 1,8 мм. Чрезмерная ширина рабочей фаски седла клапана вероятно будет вызывать проникновение углерода между клапаном и седлом, хотя эффект охлаждения будет высоким. Если она слишком узкая, будет улучшаться герметичность, но эффект охлаждения будет снижаться.

Направляющая втулка клапана обычно изготавливается из чугуна и запрессовывается в головку цилиндров. Направляющая втулка клапана направляет клапан так, что его рабочая поверхность правильно прилегает к седлу клапана. Сопряженные поверхности стержня клапана и направляющей втулки клапана смазываются моторным маслом. Чтобы предотвратить попадание большого количества моторного масла в камеру сгорания через зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой, в верхней части направляющей втулки клапана предусматривается масляное уплотнение.

Неплавное движение или заедание стержня клапана в направляющей втулке клапана называется "заеданием клапана". Оно появляется, когда зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой клапана слишком мал или когда они недостаточно смазываются.

Если масляное уплотнение стержня клапана разрушается или затвердевает, или если зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой клапана чрезмерный, моторное масло будет попадать в камеру сгорания. Это масло будет сгорать в камере сгорания и выбрасываться через выхлопную трубу. Как результат, будет увеличиваться расход моторного масла.

Обычно масло легче попадает в камеру сгорания через впускной клапан.

5. Механизмы поворота клапана.

На некоторых двигателях вместо тарелок пружин клапанов применяются механизмы поворота клапана.

Механизм поворота клапана поворачивает клапан, тем самым предотвращая неплотное прилегание к седлу клапана, вызываемое соединениями свинца или нагаром, отлагающимися на рабочей поверхности клапана при сгорании этилированного бензина.

Обычно механизмы поворота клапана устанавливаются на выпускных клапанах.

Механизм поворота клапана состоит из корпуса механизма, спиральной пружины, плоской пружины и замка.

Кольцеобразная спиральная пружина устанавливается в канавку в корпусе механизма и слегка сплющивается плоской пружиной при установке пружины клапана.

Рис.5 - Механизм поворота клапана

Рис. 6 - Работа механизма

Когда клапан открывается, пружина клапана сжимается и ее усилие становится большим. Это заставляет наружную часть плоской пружины слегка изгибаться вверх, при этом спиральная пружина сплющивается еще больше. Это, в свою очередь, заставляет поворачиваться корпус механизма.

В это время точка А скользит, но точки В и С не скользят.

Когда клапан закрывается, то есть, когда пружина клапана расширяется, усилие пружины клапана ослабевает.

Изгиб плоской пружины поэтому становится меньшим и спиральная пружина возвращается в свое первоначальное состояние. Это вызывает скольжение в точках В и С, тогда как в точке А скольжение не происходит. Поэтому корпус механизма поворота остается в том же положении, как и при открытом клапане.

Тойота Мотор Корпорэйшн

По мнению специалистов, головка блока цилиндров принимает на себя до 50% всех нагрузок двигателя внутреннего сгорания. Именно нагрузки и перепады температур становятся основными причинами повреждений ГБЦ.

В технических центрах компании «Механика» опытные специалисты проводят весь комплекс необходимых работ по ремонту головок блоков цилиндров двигателей легковых автомобилей и мототехники (мотоциклов, скутеров, гидроциклов и т. д.).

Работы по ремонту ГБЦ проводятся в два этапа:

• На первом этапе осуществляется дефектовка головки блока цилиндров, поступившей в ремонт. Специалисты разбирают ГБЦ, проводят мойку, оценивают состояние газораспределительного механизма. При необходимости проводится (проверка на герметичность). По результатам дефектовки составляется смета необходимых ремонтных работ и требующих замены запчастей, которая согласовывается с заказчиком.
• На втором этапе осуществляется непосредственно ремонт головки блока цилиндров.

Стоит отметить, что профессиональной проведенная дефектовка позволяет предложить оптимальную схему ремонта ГБЦ и сэкономить время и деньги наших клиентов.

Работы по ремонту ГБЦ в технических центрах компании «Механика» проводятся опытными специалистами на высокотехнологичном оборудовании. Наличие на производственных площадках станков с ЧПУ позволяет осуществлять работы практически любой сложности.

В этот раз мы разберем двигатель автомобиля. Он включает в себя несколько основных составляющих узлов. Они важны все, каждый по-своему. Давайте рассмотрим более подробно один из основных составляющих узлов двигателя – головка блока цилиндров двигателя.

ГБЦ (головка блока цилиндров) , по сути, является крышкой, которая закрывает блок цилиндров. А внутреннее устройство, которое имеет головка двигателя, говорит о важности этого элемента в работе двигателя. Поэтому давайте поподробнее разберем, что она из себя представляет.

Что собой представляет головка блока цилиндров?

Головка блока отливается либо из легированного чугуна, либо из алюминиевого сплава. После процесса литья, головка блока цилиндров подвергается искусственному старению по определенной технологии, для снятия остаточного напряжения. Для однорядного двигателя предусмотрена общая ГБЦ. Для V-образных двигателей ГБЦ отдельная для каждого ряда цилиндров. Конструктивно нижняя плоскость ГБЦ выполняется чуть шире, для более надежного уплотнения с блоком цилиндров. Помимо этого, для уплотнения места соединения ГБЦ и блока применяются прокладки головки блока цилиндров.

Монтаж и крепление ГБЦ с блоком происходит посредством направляющих шпилек и болтов крепления головки. Крепление ГБЦ – процедура ответственная и выполняется, применительно к каждой модели двигателей в соответствии с мануалом от производителя. Болты крепления головки блока цилиндров имеют свою последовательность затяжки и прилагаемую силу затяжки. Затяжка болтов ГБЦ производится только при помощи динамометрического ключа. Здесь не нужна сила, здесь нужна технология.

ГБЦ с нижним расположением клапанов имеет более простую конструкцию, в сравнении с ГБЦ двигателя с верхним расположением клапанов.

Задачи и устройство головки блока цилиндров

Перечисление основных узлов и систем ГБЦ, сразу же помогает понять, какие основные задачи возлагаются на головку блока в процессе эксплуатации.

• Крышка головки блока цилиндров выполняет защитную функцию. Кроме того, в ней размещена маслозаливная горловина для моторного масла. Уплотнение при креплении крышки к ГБЦ осуществляется при помощи резиновой прокладки многоразового использования.
• Прокладка головки блока цилиндров обеспечивает уплотнение в месте прилегания ГБЦ к блоку цилиндров. Эта прокладка одноразового использования. Поэтому замена прокладки ГБЦ осуществляется всегда, при ремонте или обслуживании. На прокладке экономить не стоит. Дороже обойдётся.
• Полость для размещения натяжителя цепи и привода распредвала находится в передней части ГБЦ.
• Резьбовые отверстия для свечей зажигания или форсунок предусмотрены в корпусе головки.
• Камеры сгорания
• Место для газораспределительного механизма (ГРМ).
• В верхней части ГБЦ предусмотрены места для: втулок клапанов, опорных шайб клапанных пружин и корпусов подшипников распредвала.
• Кроме того, в корпусе предусмотрены отверстия для крепления впускного и выпускного коллекторов.

При изготовлении ГБЦ в нее монтируются направляющие втулки клапанов и сёдла. Технология их монтажа заключается в том, что холодные детали вставляют в нагретый корпус головки. Таким образом, после уравнивания температур, достигается большее натяжение в соединении деталей.

Обслуживание и ремонт головки блока цилиндров

Во время эксплуатации двигателя основная задача водителя – систематически следить за тем, чтобы в месте соединения ГБЦ и блока не образовывались подтёки масла или охлаждающей жидкости. Второе важное условие нормальной эксплуатации – не допускать перегревов двигателя, иначе головку блока может повести. Ремонт ГБЦ может проводиться как без ее снятия, например, для замены маслосъёмных колпачков или регулировки клапанов. Так и со снятием головки блока для более масштабных ремонтных работ: притирка клапанов, замена направляющих втулок, удаление нагара и т.д.

Все ремонтные работы, снятие и установка головки блока цилиндров должны выполняться не по аналогии или памяти, а в строгом соответствии с требованиями производителя относительно данного типа двигателя. Успехов вам в изучении устройства головки блока цилиндров.

Головка блока цилиндров (ГБЦ) двигателя современного автомобиля это достаточно сложный узел. Её предназначение заключается не только в том, чтобы служить крышкой для цилиндров мотора, она является своего рода базой, на которой установлены детали газораспределительного механизма, впускной и выпускной коллекторы, . Также в ней выполнены каналы для и моторного масла, для подвода топливной смеси к впускным клапанам и удаления выпускных газов.
Как правило, головка изготавливается из алюминиевого сплава, но некоторые её детали, например, направляющие втулки и сёдла клапанов, запрессованные в корпус ГБЦ, делаются из стальных сплавов.

Головка блока цилиндров (ГБЦ) двигателя ВАЗ 21083

Головка блока цилиндров служит не только крышкой для цилиндров мотора, но и своего рода базой, на которой установлены различные узлы и детали двигателя.

На фото 1 – головка блока цилиндров в сборе с крышкой двигателя ВАЗ 21083. Штуцер в крышке, который вы видите, соединяется патрубком с сапуном. Это сделано для того, чтобы очистить картерные газы, поступающие далее во впускной коллектор, от масла.
Сняв клапанную крышку, вы получаете доступ к деталям ГРМ (фото 2). Обратите внимание, что нижняя часть корпуса подшипников скольжения распредвала выполнена единым изделием с корпусом головки блока, верхняя же состоит из двух частей. подаётся через масляные каналы, сделанные в корпусе головки.
На фото 3 изображена ГБЦ ВАЗ 21083 со стороны поверхности, сопрягаемой с верхней плоскостью блока цилиндров.
Подача топлива и выпуск отработанных газов из цилиндров происходит благодаря своевременному открытию впускных и выпускных клапанов, установленных также в головке блока цилиндров. Рабочие кромки клапанов и их сёдел выполнены из жаропрочной стали, так как работают они непосредственно в камере сгорания.

Учитывая высокое давление и температуру, возникающие в процессе работы двигателя, особые требования выдвигаются к уплотнительной прокладке под головку блока цилиндров (фото 4). Её изготавливают из асбеста, армированного металлом.
Следует отметить, что прокладка под головку блока – одноразовая, так как при установке она «усаживается», что делает её повторное использование невозможным.

Прокладка под головку блока цилиндров – одноразовая, так как при установке она «усаживается», что делает её повторное использование невозможным.

Использование прокладки под головку блока сомнительного происхождения – нежелательно, так как даже незначительное изменение толщины прокладки ГБЦ может отрицательно сказаться на мощности двигателя. Особенно это касается дизелей, когда .
Для того, чтобы обеспечить герметичность цилиндров и каналов в местах стыковки головки и блока, требуется соблюдать не только усилие затяжки болтов головки блока цилиндров, но и очерёдность, то есть порядок.
Эта информация обязательно указывается в руководстве по ремонту авто.

Неисправности ГБЦ

Наиболее распространённой причиной замены ГБЦ является появление трещин в корпусе или нарушение формы привалочной плоскости головки в результате перегрева.

В том случае, если налицо незначительное искривление поверхности головки, дефект устраняется шлифованием поверхности. Качественный ремонт трещин в головке блока цилиндров невозможен в гаражных условиях. Попытки заполнить трещины составами типа «холодной сварки», как правило, малоэффективны из-за того, что материалы, которыми заполняются трещины, имеют отличающийся от сплава головки коэффициент температурного расширения.

Замена прокладки ГБЦ

При замене прокладки ГБЦ требуется соблюдать не только усилие затяжки болтов головки блока цилиндров, но и очерёдность их затяжки.

Зачастую автомобилисты сталкиваются с необходимостью замены прокладки ГБЦ, вследствие её прогорания. Такой ремонт вполне доступен, разумеется при наличии необходимых инструментов и информации, касающейся момента и порядка затяжки болтов головки блока цилиндров.
Наиболее характерными признаками прогорания прокладки являются повышенная дымность выхлопа, когда и выбрасывание ОЖ в расширительный бачок. К тому же мотор будет перегреваться, а его мощность значительно снизится.
Если вы впервые меняете прокладку ГБЦ, то вам понадобится динамометрический ключ – для контроля момента затяжки. Болты головки блока цилиндров изготавливаются из стали, имеющей высокий предел прочности на разрыв, но риск оборвать их всё же есть. Поэтому даже мастера со стажем всегда используют динамометрический ключ при проведении работ по замене прокладки ГБЦ.

Является одной из существенных узлов двигателя автомобиля. Головка блока цилиндров обязательная часть блока цилиндров, хоть и составная.

Комплектующие головки блока цилиндров.

Головка блока цилиндров (ГБЦ) многосоставная, из каких деталей она комплектуется?
Механизм ГБЦ очень непрост он заключает в себе клапана газораспределения (впускные и выпускные), свечи зажигания или форсунки(если это дизельный агрегат) и блок камер сгорания горючей смеси. В головке блока цилиндров запресованы седла клапанов и направляющие втулки, надо знать, что оси седел клапанов и втулок должны строго совпадать друг с другом, иначе это приведет к поломке кривошипно-шатунного механизма.

Для чего предназначен ГБЦ

Как мы уже знаем ГБЦ сложный и важный механизм, головка двигателя и блок цилиндров соединяются между собой огнеупорной сталеасбестовой прокладкой, благодаря чему не теряется компрессия и устраняется выход газов. Ведь уменьшение компрессии влечет за собой потерю мощности мотора или его остановку, а произойти это может в результате неплотного прилегания прокладки. Мощность энергии благодаря чему движется авто достигается путем сжатия топлива (в случае дизеля), а в бензиновом моторе сжатия и горения топлива.

И именно головка блока цилиндров есть та самая высокоплотная крышка, где и находятся свечи зажигания (бензиновый вариант двигателя), форсунки-система впрыска дизельного топлива(дизельный вариант двигателя). Вся сложная кривошипно-шатунная система, для гарантии компрессионности двигателя накрывается крышкой головки блока цилиндров.

Что происходит в блоке цилиндров.

В блоке цилиндров происходит смесеобразование и сгорание горючей жидкости, при этом важна форма камеры сгорания. Обязательным условием является точная регулировка этого процесса, причем добиться точности можно лиш на технически исправном авто, лучше производить регулировку в сервисе. Если владелец автомобиля обладает определенными навыками можно произвести регулировку самостоятельно.
Надо отметить, что не все автомобили нуждаются в ручной регулировке, а лиш автомобили карбюраторного типа, в корпусе карбюратора расположены регулировочные винты с их помощью регулируется смесеобразование. Дизельные двигатели и инжекторные бензиновые двигатели в ручную не регулируются.

При соединении головки с блоком цилиндров шпильками или болтами очень важно строго соблюдать поэтапность и последовательность с одинаковыми поворотами гаеяного ключа. Не соблюдение этих условий приводит к поломке головки.

ГБЦ и блок цилиндров-ТО.

Если вы заметили какие-либо маслянные подтеки, некорректный выпуск газа камерой сгорания, знайте это не герметичность прокладки между головкой и блоком цилиндров. В таком случае прокладку нужно сразу заменить.