Что такое головка блока цилиндров: самое важное об устройстве, эксплуатации и

Содержание

Головка блока цилиндров: назначение и принцип работы — Autodromo

Содержание

Головка блока цилиндров ДВС
Составляющие ГБЦ
Принцип работы и предназначение ГБЦ
Процессы, происходящие в блоке цилиндров
Техническое обслуживание ГБЦ и блока цилиндров

Головка блока цилиндров ДВС

Такую деталь, как головку блока цилиндров (ГБЦ), без сомнения, можно назвать одним из самых важных узлов в двигателе. ГБЦ является неотъемлемой частью блока цилиндров, хотя и составной.

Составляющие ГБЦ

Так как такая деталь, как ГБЦ является сборной, поэтому необходимо выяснить какими составляющими комплектуется головка блока цилиндров двигателя.

Устройство ГБЦ достаточно простое только на первый взгляд. Она состоит из клапанов газораспределения (впускные и выпускные клапана), свечей зажигания или же форсунок (применимо к дизельным агрегатам) и блока камер сгорания горючей смеси.

Итак, головка блока цилиндров — это сложный механизм, в который запрессованы седла клапанов и направляющие втулки. Следует отметить, что оси седел клапанов и втулок должны строго совпадать друг с другом, в противном случае сложный кривошипно-шатунный механизм может выйти из строя.

Принцип работы и предназначение ГБЦ

Головка двигателя и блок цилиндров соединяются между собой огнеупорной сталеасбестовой прокладкой, которая предотвращает выход газов и потерю компрессии. Кстати, потеря компрессии, которая может возникать в результате потери плотности прокладки, приводит к потере мощности двигателя или вообще, к остановке двигателя. Ведь та энергия, за счет которой движется автомобиль, создается путем сжатия топливной смеси (дизельные моторы) или же путем сжатия и горения топливной смеси (бензиновые моторы).

Такой сложный механизм, как ГБЦ, и является плотной крышкой, в которой, в принципе и располагаются свечи зажигания или же система впрыска дизельного топлива, то есть форсунки. Крышка головки блока цилиндров дополняет собой сложную кривошипно-шатунную систему, а также служит надежной гарантией компрессионности двигателя.

Процессы, происходящие в блоке цилиндров

В блоке цилиндров форма камеры сгорания оказывает первостепенное влияние на такие процессы, как смесеобразование и процесс сгорания горючей смеси. Между прочим, процесс смесеобразования должен быть отрегулирован по возможности, идеально. Добиться подобной регулировки довольно просто получится только на исправном автомобиле при наличии определенных навыков.

Смесеобразование приводится в норму с помощью регулировочных винтов, которые расположены в корпусе карбюратора. Автомобили, оснащенные дизельными моторами или бензиновыми двигателями инжекторного типа, в ручной регулировке смесеобразования не нуждаются.

Головка с блоком цилиндров соединяется с помощью шпилек, реже болтов, причем затягиваться они должны только в строгой последовательности и с равномерными поворотами гаечного ключа. Несоблюдение этой последовательности приводит к выходу из строя дорогостоящей головки.

Техническое обслуживание ГБЦ и блока цилиндров

Своевременное обслуживание головки блока цилиндров заключается в наблюдении за ее состоянием. Из-под прокладки не должно проступать никаких масляных подтеков. Следите за этим, так как масляные подтеки или нехарактерный выпуск газов из камеры сгорания свидетельствуют о негерметичности прокладки между головкой и блоком цилиндров.

При таком раскладе прокладку необходимо будет немедленно заменить.

Своевременный уход за ГБЦ, заключающийся в периодической подтяжке крепежных гаек, сезонной чистке клапанов от нагара приведет к тому, что ваш автомобиль будет работать, как «продать часы». Перебоев возникать не будет, тем более серьезных поломок.

Если у вас корейский автомобиль, то загляните на сайт motor-dji.ru. Вас порадуют низкие цены на запчасти портер и к другим автомобилям. Компания «Мотор-джи» занимается прямыми поставками и продажей запасных частей для корейских автомобилей в России.

Головка блока цилиндров, прогорание прокладки и другие поломки

Иногда думают, что головка блока цилиндров (ГБЦ)— этонечто вроде крышки к корпусу мотора. Ну да, там имеются какие-то детальки, но в основном она чисто для того, чтобы закрывать блок, а если надо, то открывать его для ремонта. На самом же деле это важный узел двигателя— с конкретным назначением и определенными функциями.

Оглавление

Назначение и устройство
Используемые материалы
Разновидности головок
Принцип работы
Уплотнение газового стыка
Часто встречающиеся поломки
Заключение

Назначение и устройство

Основными функциями ГБЦ являются:

Место расположения деталей газораспределительного механизма (ГРМ), а также каналов для подачи топлива и удаления продуктов его сгорания.
Обеспечение газодинамических параметров порции воздуха.

Участие в формировании камеры сгорания и ее герметизация.
Подача и удаление масла для деталей ГРМ.

Важно
Правильно рассчитанная ГБЦ играет важную роль в том, чтобы машина соответствовала принятым нормативам по количеству выбрасываемых в атмосферу вредных веществ.

Конструкция ГБЦ обусловлена работой ДВС. Последний получает энергию сгоревшего топлива и преобразует ее во вращение коленвала. Поэтому в ГБЦ обязательно должны быть:

Места для форсунок или свечей зажигания.
Камера, в которой будет сгорать топливо.
Седла для клапанов, а также их направляющие.
Места монтажа элементов ГРМ.
Рубашка для охлаждающей жидкости.
Смазочные каналы.

Помимо перечисленных выше элементов, в зависимости от конструкции ГБЦ, присутствуют и другие. Например, крышка из пластика или штампованного металла, с горловиной для залива смазки и пробкой, защищает от механических повреждений. Герметичность внутреннего объема обеспечивают прокладки. Составляющие ГРМ: траверсы,клапаны с пружинами и сухарями, коромысла с регулировочными винтами, гидрокомпенсаторы. Также имеются крепежные детали.

Чтобы бензин или солярка горели наилучшим образом, тем самым обеспечивая топливной системе заданные параметры газодинамики, диаметр впускных клапанов, по сравнению с выпускными, несколько больше. Траверса нужна, когда в 16-клапанной ГБЦ необходимо от одной штанги открывать по два клапана одновременно.

Гидрокомпенсатор может идти в комплекте с коромыслом. Чтобы открытый клапан вернуть в исходное положение, предусмотрены пружины. Свечи зажигания ставят в движках, которые работают на газе или бензине, форсунки—в дизелях.

Используемые материалы

К материалам изготовления ГБЦ предъявляются достаточно жесткие требования. Это обусловлено тем, что в данном узле находится ГРМ со впускными и выпускными каналами. Т.о., через ГБЦ проходит топливная смесь и раскаленные газы. Это значит, что металл работает в условиях высокой температуры и давления, постоянно соприкасается с химически агрессивной жидкостью в состоянии аэрозоля. Чтобы решить эти проблемы, для автомобильных моторных ГБЦ применяют:

Алюминий. Этот металл хорош тем, что он легкий,недорогой и хорошо проводит тепло. Поэтому тепловая напряженность в стенках всегда невысокая, из-за чего детонации не возникаютдаже в моторах с очень большим сжатием. Движки в ГБЦ из данного материала отличаются высокой мощностью и экономичностью. В изготовлении и ремонте они более удобны, т.к. легко обрабатываются.

Чугун. Он может быть легированный или серый. В обоих случаях это материал со значительной удельной плотностью и, как следствие, массой (По сравнению с алюминием, он приблизительно в два раза тяжелее). Еще один недостаток — подверженность коррозии. Из положительных качеств надо отметить большую прочность и жаростойкость. Чаще всего из этого материала делают ГБЦ для дизельных двигателей, особенно для тракторов. Связано это с тем, что детонационные характеристики ДТ превышают прочностные параметры алюминиевых ГБЦ, из-за чего последние быстро ломаются.

Иногда в охлаждаемых воздухом дизелях ГБЦ делают так, чтобы соединить жаростойкость с большой теплопроводностью. Тогда из чугуна отливают основание головки и выхлопных клапанов. А все остальное заливают сплавом алюминия. Получается довольно неплохо.

Не смотря на постоянное чередование циклов «нагрев – охлаждение», ГБЦ деформируется намного меньше.

А теплоотвод у нее очень хороший. На форсированных дизелях, работа которых отличается высокой тепловой напряженностью, используют специальные сплавы алюминия.

Разновидности головок

Читайте также: Неисправности сцепления: признаки, причины, способы устранения

Тип ГБЦ зависит от конструкции мотора. Разновидности отличаются по устройству, исполнению камер сгорания, виду ГРМ и прочим особенностям.

По конструкции ГБЦ бывают:

Моноголовка для рядных двигателей. Это самый распространенный вид. Хотя они более сложные, из-за особенностей расположения распредвала в ГБЦ (или 2-х таких валов, позволяющих поставить при Common Rail насос-форсунку и сэкономить пространство)
Общая ГБЦ для V-образного мотора — на каждый ряд.
На каждом цилиндре отдельные головки— в многоцилиндровых рядных движках. Преимущества: простые, ремонтопригодные, дешевые в эксплуатации.

Индивидуальные варианты.

Моноголовки применяются обычно на рядных двигателях с числом цилиндров от двух до шести. На восьмицилиндровых и иногда на V-образных встречаются отдельные на каждый поршень. На моторы V-типа почти всегда ставится«своя» ГБЦ на каждый ряд. Головки раздельные применяются на мощных дизелях. А еще — на звездчатых или оппозитных двухцилиндровых движках. Ну и, конечно же, на одноцилиндровых.

По камерам сгорания (местоположение):

Находятся в ГБЦ. Этот вариант предполагает наличие плоского днища в поршне. Может присутствовать вытеснитель.
Расположены частично в поршне,частично в ГБЦ. Часть камеры тогда будет сделана внизу поршня.
В самом поршне Низ ГБЦ плоский. Для наклонных клапанов опционально делаются углубления.

В зависимости от устройства ГРМ и вообще его наличия:

Без ГРМ. Это многоцилиндровые нижнеклапанные моторы. А также двухтактные бесклапанные одноцилиндровые.
Есть клапаны, коромысла и прочие элементы. Распредвал находится внизу, все прочее – в верхней части головки.
Имеется полный комплект ГРМ: привод, клапаны,распредвал,сопутствующие детали. Все монтируется в верху ГБЦ.

Кроме того, ГБЦ различаются относительно моторов, для которых они предназначены: дизельные, бензиновые, газовые, форсированные, малооборотистые, с воздушным либо водяным охлаждением.

Поэтому без боязни ошибиться можно констатировать следующее. Конструкция у всех головок блока цилиндров примерно одинаковая. И неисправности аналогичные. Но взаимозаменяемость у них — это очень большая редкость.

Принцип работы

С принципом работы в данном случае нет никаких сложностей. ГБЦ формирует камеру сгорания и заполняет ее горючей смесью, после чего выводит наружу выхлопные газы. Более подробно это выглядит следующим образом. В карбюраторном двигателе ГБЦ начинает работать в момент запуска мотора:

Кулачек распредвала толкает штангу через нижний наконечник.
Усилие передается через стержень, верхний наконечник и регулировочный винт на коромысло через гидрокомпенсатор.
Коромысло нажимает на торцевую поверхность клапана. Он немного опускается в камеру, от чего открывается круговая щель. Топливно-воздушная смесь впрыскивается и воспламеняется от искры, которую дает свеча зажигания.
Пружина отбрасывает клапан обратно.После того, как поршень совершил рабочий ход «вниз», при подъеме «вверх» он выталкивает выхлопные газы.В заданный момент времени распредвал открывает выпускной клапан. Образуется аналогичная щель,через которую «дым» уходит в патрубок и, через выхлопную трубу, в атмосферу.

Этот клапан ставится обратно в седло аналогично впускному, пружиной
Цикл работы повторяется.

В дизеле топливо воспламеняется от резкого сжатия, а не от искры. Здесь для нормальной работы мотора необходимо обеспечить точную настройку топливного насоса высокого давления (ТНВД) — момент впрыска надо синхронизировать с движением клапана.

Уплотнение газового стыка

Закажите спецтехнику на нашем сайте: Аренда спецтехники в России

Герметичность уплотнения газового стыка (т. е. стыка между блоком и головкой) имеет большое значение для любого силового агрегата. Если ее не обеспечить, топливная смесь сгорит не полностью, упадет мощность и будут проблемы с запуском. Кроме того, работа двигателя окажется чрезмерно шумной, ускорится его износ.

Достижение полной герметичности обеспечивается установкой прокладки. В настоящее время применяются уплотнения трех типов:

Металлические. Они сделаны из листовой меди и стали. Это очень прочные и долговечные изделия. Нагрузки распределяются равномерно. Если блок цилиндров специфический, то в прокладке имеются дополнительные уплотняющие элементы.
Асбестовые. Помимо указанного материала, в их структуре есть и металлические элементы. Основные преимущества: большая огнестойкость и упругость. Недостатки: не «любит» температурные скачки и вибрацию. При длительном использовании теряет свойства.
Из композитных материалов, т.н. «безасбестовые». Сделаны из каучука и синтетического волокна. Это эластичные и упругие изделия, с большим сроком службы. Коррозии и резких температурных перепадов они не боятся. Хорошие электроизоляторы. Экологичны. Недостатки: дорогие, на периферии не всегда есть в продаже. На сегодняшний день считаются самыми лучшими.

Важно
Срок службы любой прокладки зависит не только от ее характеристик. Важно соблюдать правила монтажа ГБЦ, точно отрегулировать силового агрегат, заливать в него качественное топливо, следить чтобы не было накипи в охладительной системе, а также за корректностью работы помпы и термостата.

Все прокладки одноразовые. Использовать данные изделия повторно нельзя, даже если они выглядят неповрежденными. Причина в том, что полная герметичность не обеспечивается при установленном моменте затяжки. Болты заворачиваются от центральных к крайним. Прокладку надо менять в чистой обстановке, чтобы в камеру сгорания не попала стружка, пыль и т.п. При покупке такой детали надо брать оригиналы, желательно известных производителей.

Если во время ремонта двигателя планируется замена ГБЦ, то специалисты советуют купить данный узел в сборе. Как показывает практика, установка деталей от различных производителей впоследствии оборачивается проблемами в работе.

Часто встречающиеся поломки

ГБЦ – это слиток металла сложной формы. В нем есть множество функциональных деталей. Основная поломка — трещины. Кроме того, часто встречаются такие неприятности, как:

Под свечой сорвана резьба.
Нарушение герметичности из-за выхода из строя прокладки.
Ломается компенсатор,пружина, клапан, рокер.
Выпадает подклапанное седло.
Из-за появившейся щели внизу головки «дым» попадает в охладительную систему.
Под распредвалом износились постели.

При появлении трещин — есть варианты. Если это щель между камерой сгорания и рубашкой охлаждения, то вряд ли имеет смысл ремонтировать. Но в местах вне газового стыка отверстие можно заварить, менять ГБЦ совсем не обязательно. При износе постелей ставят бронзовые втулки.

В случае обнаружения любого дефекта, надо ремонтировать ГБЦ немедленно. В противном случае узел быстро выходит из строя до такой степени, что становится неремонтопригодным. Например, если клапан закрывается не полностью, то поршень стучит по его тарелке. Клапан деформируется, из-за чего к седлу прилегает уже не полностью. Из-за этого возникают дефекты ГБЦ и даже поршневой группы. В итоге выходит из строя одна из поршневых групп. Если же обратиться в ремонт на начальном этапе, то проблема решается относительно легко и быстро.

Кстати, сразу после ремонта очень полезно «послушать» двигатель. При неустойчивой его работе рекомендуется поскорее обратиться к специалисту. Потому что, если ремонт делал слесарь не слишком высокой (мягко говоря) квалификации, то решить проблему притиркой деталей не получится, что бы этот мастер не говорил по данному поводу.

Не зависимо от того, простой был ремонт ГБЦ или сложный, в заключение головку надо как следует отшлифовать, а опционально еще и фрезеровать. Особенно это касается привалочной плоскости. Опытный спец способен восстановить ГБЦ почти до исходного состояния. Но времени на это может уйти немало.

Заключение

Если кажется, что в ГБЦ нечему ломаться, то это только на первый взгляд. На самом деле, современные ДВС очень сложные, а условия, в которых они работают, предельно жесткие. Поэтому нет никаких гарантий, что головка за весь срок эксплуатации ни разу не выйдет из строя. Да, чаще всего достаточно лишь сменить прокладку.

Но за работой мотора надо следить очень тщательно. Любое отклонение от нормы, наличие посторонних шумов, перерасход масла или топлива, непонятное поведение на высоких или низких оборотах — это повод заняться диагностикой, чтобы в недалеком будущем не было серьезных проблем.

Признаки пробитой прокладки головки ГБЦ

Что такое головка блока цилиндров?

Головка цилиндра двигателя является составной частью любого двигателя внутреннего сгорания. Одной из его функций является закрытие верхней части камеры сгорания. Прокладка головки блока цилиндров, привинченная к верхней части блока цилиндров, герметизирует камеру сгорания. Свечи зажигания обычно находятся в головке блока цилиндров и воспламеняют топливно-воздушную смесь.

Головка блока цилиндров двигателя имеет впускные и выпускные направляющие, клапаны, каналы для смазки и каналы для охлаждения. Он также имеет коромысла для открытия и закрытия клапанов, клапанные пружины и может удерживать распределительный вал (ы). Функция головки блока цилиндров позволяет двигателю вдыхать воздух, необходимый для сгорания, и выбрасывать выхлопные газы.

История головок цилиндров

Некоторые двигатели с конца 1800-х по 1950-е годы имели головки блока цилиндров с плоской головкой. Двигатели с плоской головкой или головки блока цилиндров с плоской головкой широко использовались производителями автомобилей во всем мире, пока их не заменили более эффективными двигателями с верхним расположением клапанов и верхним распределительным валом.

Типы головок цилиндров

Проходящий воздух охлаждает только головки блока цилиндров с воздушным охлаждением. Их обычно идентифицируют большие ребра охлаждения. Преимущества этого метода охлаждения заключаются в том, что он надежен, недорог и прост в изготовлении. Любой ремонт головок блока цилиндров с воздушным охлаждением обычно дешевле, чем головок других типов. Кроме того, вам не нужно беспокоиться о замерзании охлаждающей жидкости в холодную погоду.

Большинство современных двигателей и их головок цилиндров охлаждаются жидкостью, обычно смесью охлаждающей жидкости и воды в пропорции 50:50. Правильно смешанная охлаждающая жидкость может поглощать и рассеивать большое количество тепла. В холодную погоду он может обеспечить достаточное количество тепла для обогрева салона вашего автомобиля. Жидкостное охлаждение является наиболее эффективным и действенным способом охлаждения двигателя. Единственным реальным недостатком является вес и сложность системы по сравнению с воздушным охлаждением.

Составные части головок цилиндров

Седла впускных и выпускных клапанов

Вот описание некоторых деталей головок цилиндров:

Впускной и выпускной патрубки : Обеспечивают попадание топливно-воздушной смеси в камеру сгорания и удаление выхлопных газов из цилиндров.
Впускные и выпускные клапаны : Они обеспечивают подачу топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов из головки блока цилиндров.
Распредвалы : Отвечают за открытие и закрытие клапанов.
Свечи зажигания : Инициируют сгорание топлива.

Возможные проблемы с головкой блока цилиндров

Следующие признаки проблем могут указывать на треснутую головку блока цилиндров, необходимость ремонта головки блока цилиндров или потребность в восстановленной головке блока цилиндров:

потеря мощности двигателя
транспортное средство перегревается или перегревается
наблюдение за маслом в бачке охлаждающей жидкости
уровень охлаждающей жидкости часто низкий
запах охлаждающей жидкости при выходе из автомобиля

В заключение

Головки цилиндров двигателя установлены на блоке цилиндров и герметизируют камеру сгорания. Впускные/выпускные направляющие, клапаны, пружины и коромысла позволяют двигателю вдыхать необходимую для сгорания воздушно-топливную смесь и отводить отработавшие выхлопные газы. Трещина в головке блока цилиндров приведет к плохой работе двигателя. Плохо работающим двигателям может потребоваться ремонт головки блока цилиндров, капитальный ремонт головки блока цилиндров или восстановленная головка блока цилиндров. Обратитесь к механику за диагностикой и рекомендациями.

Трещина в головке блока цилиндров

Головка блока цилиндров | Mein Autolexikon

Головка блока цилиндров — это компонент двигателя, герметизирующий верхнюю часть камеры сгорания. Он установлен на верхней части корпуса двигателя.

Назначение

Прокладка ГБЦ устанавливается между блоком цилиндров и головкой блока цилиндров.

Головка блока цилиндров выполняет следующие задачи:

Уплотнение между камерой сгорания и блоком цилиндров
Формирование формы камеры сгорания
Отвод тепла от процесса сгорания

Содержит наиболее важные механические компоненты для управления процессом газообмена. В головке блока цилиндров расположены следующие компоненты:

Впускные и выпускные каналы цилиндров
Управление клапанами
Масляные каналы для смазки клапанного механизма
Каналы охлаждающей жидкости
Свечи зажигания (для бензиновых двигателей)
Форсунки (для бензиновых двигателей с непосредственным впрыском)
Форсунки и свечи накаливания (для дизельных двигателей)

Конструктивное исполнение существенно влияет на рабочие характеристики и производительность двигателя.

Головки цилиндров изготавливаются методом холодного литья под низким давлением.

Охлаждение головки блока цилиндров

Головка блока цилиндров в большинстве конструкций двигателей также охлаждается охлаждающей жидкостью из-за высокого уровня термической нагрузки.

Головки цилиндров с водяным охлаждением

Современные двигатели имеют водяное охлаждение, за некоторыми исключениями. Вообще говоря, охлаждающая жидкость представляет собой смесь воды, антифриза и антикоррозионного агента. Охлаждающая жидкость подается из картера через прокладку ГБЦ в головку блока цилиндров.

Преимущества головок цилиндров с водяным охлаждением:

Охлаждающая жидкость может поглощать и отводить большее количество тепла.
Более эффективное охлаждение двигателя может быть достигнуто за счет охлаждающих каналов между цилиндрами и в головке блока цилиндров.

Головки цилиндров с воздушным охлаждением

Головки цилиндров с воздушным охлаждением охлаждаются исключительно проходящим через них воздухом: по этой причине они оснащены большими ребрами охлаждения.

Преимущества цилиндров с воздушным охлаждением:

Более простая и дешевая конструкция
Надежная работа
Меньший вес
Охлаждающая жидкость не замерзает при очень низкой температуре окружающей среды

Различия между головками цилиндров для бензиновых двигателей и для дизельных двигателей

Головки цилиндров бензиновых и дизельных двигателей сильно различаются по некоторым параметрам. В дизелях с форкамерой и вихревой камерой камеры сгорания размещены в головке блока цилиндров. Это приводит к высоким температурам (до 900 °C) и, соответственно, высоким уровням термической нагрузки, что предъявляет высокие требования к конструкции головки блока цилиндров. Расположение камер сгорания может привести к неравномерному тепловому расширению, что может привести к деформации головки блока цилиндров. Система подачи охлаждающей воды в камеры сгорания также требует сложных конструктивных решений.

Безопасность

Головка блока цилиндров подвергается очень высоким нагрузкам, поскольку в процессе сгорания в цилиндре на головку блока цилиндров воздействует такое же усилие, как и на поршень.