Головка двигателя – Головка Блока Цилиндров ГБЦ, Конструкция Устройства и Назначение Работы в Двигателе ДВС, Схема Составных Частей

principraboty.ru

Головки блоков цилиндров: устройство, особенности конструкции

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.

%rtb-4%

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.

%rtb-4%

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.

Диагностика ГБЦ, виды неисправностей и методы их устранения

autoshas.ru

головка двигателя

Головка двигателя, или головка блока цилиндров (ГБЦ) наряду с газораспределительным механизмом (ГРМ) является одной из важных деталей и от неё зависит не только мощность и экономичность мотора, но и его долговечность. В этой статье, рассчитанной больше для новичков, я постараюсь подробно описать устройство, обслуживание и ремонт головки, а также все нюансы связанные с ней. Ну а если кто то из уважаемых читателей захочет ознакомиться с каким то нюансом более подробно, то я для этого установил в этой статье несколько ссылок, перейдя по которым можно будет попасть на более подробную статью.

Прежде чем перейти к обслуживанию или ремонту, для начала рассмотрим изготовление и устройство головки простейшего восьми-клапанного мотора. И только изучив устройство ГБЦ простейших двигателей, затем не возникнет сложностей в обслуживании более сложных головок 16 клапанных двигателей. Хотя, головка с 16 клапанами и ещё одним распределительным валом не такая уж и сложная и по сути представляет собой как бы сдвоенную 8-ми клапанную «голову», но не будем забегать вперёд. Изучив устройство простейшей головки, любой начинающий автовладелец, или ремонтник, без труда сможет провести её обслуживание или ремонт своими силами у себя в гараже

Головка двигателя — изготовление и устройство.

Головка блока большинства современных двигателей представляет из себя достаточно толстую плиту, отлитую из лёгкого алюминиевого сплава (на некоторых более древних моторах для материала головки использовали чугун). После отливки заготовки будущей ГБЦ, на ней фрезеруют плоскости сопряжения с блоком цилиндров и с клапанной крышкой, а также с высокой точностью растачивают нужные посадочные отверстия для постелей распределительного вала в опорах постелей (у большинства головок четырёхцилиндровых восьми-клапанных моторов имеются пять опор постелей).

Опоры постелей распределительного вала изготавливают разъёмными (из двух половин) и верхняя половина растачивается в корпусах постелей (подшипников скольжения), а нижняя опора изготавливается как одно целое с корпусом головки двигателя. Конечно же, чтобы достичь идеальной точности отверстий под подшипники распределительного вала, отверстия в опорах растачивают в сборе с корпусами подшипников и поэтому они не взаимозаменяемы. То есть головку цилиндров любого двигателя можно заменять только в сборе с корпусами подшипников скольжения для распредвала.

Ну а газораспределительные впускные и выпускные каналы делают изначально в момент отливки корпуса головки (современные не отливают, а фрезеруют из цельного куска материала — см. видео ниже), ну и далее шлифуют плоскости на их выходе, для крепления впускного и выпускного коллекторов, ну и сверлят отверстия и нарезают резьбу, под шпильки для крепления обоих коллекторов (впускного и выпускного). С другого конца впускных и выпускных каналов растачивают (фрезеруют) посадочные места под запрессовку сёдел клапанов, которые выполняют из жаростойких сплавов.

В районе сёдел клапанов сначала растачивают сферические камеры сгорания, количество которых зависит от количества цилиндров в блоке двигателя, а после расточки камер сгорания уже делают посадочные места под сёдла клапанов и высверливают отверстия для запрессовки направляющих втулок клапанов. А глубина камер сгорания напрямую зависит от степени сжатия конкретного двигателя и чем больше степень сжатия, тем меньше глубина камер сгорания.

Сам процесс изготовления головки двигателя из цельной болванки алюминиевого сплава, на современном фрезерном центре, желающие могут посмотреть в видеоролике чуть ниже.

Головка двигателя — привод клапанов ВАЗ 2108, 09, 10 и т.д.
1 — корпус головки, 2 — клапан, 3 — толкатель, 4 — клапанная крышка, 5 — кулачок распредвала, 6 — регулировочная шайба, 7 сальник клапанов.

Механизм привода клапанов (механизм газораспределения).

В любой головке двигателя имеется механизм привода клапанов, или как его ещё называют — газораспределительный механизм (сокращённо ГРМ). Этот механизм служит для открытия и закрытия в нужный момент впускных и выпускных клапанов. Клапаны 2 (см. рисунок слева) на более современных машинах (в том числе и на наших восьмёрках, девятках и последующих моделях ВАЗ) приводятся в действие непосредственно давлением кулачков распредвала, через цилиндрические толкатели 3.

А в специальное гнездо толкателя вставляется регулировочная шайба 6, с помощью которой производят изменение (регулировку) клапанного зазора — о регулировке зазоров клапанов с помощью таких шайб я написал отдельную подробную статью вот тут, а регулировку зазоров клапанов на более современных двигателях с системой VTEC, желающие могут почитать вот здесь.

Cнятие и установка головки двигателя автомобиля.

Прежде чем начинать ремонт головки цилиндров двигателя её необходимо снять. Как правило головку отделяют от блока мотора, если необходимо удалить нагар с поверхности камер сгорания и тарелок клапанов, ну или заменить клапаны, или направляющие втулки клапанов. Обо всех этих операциях я уже писал у себя на сайте, например вот в этой статье. Ну а сальники клапанов на большинстве моторов можно заменить и не снимая головки (о замене сальников клапанов подробно описано вот тут).

Далее я опишу последовательность действий при снятии головки двигателя на примере восьми-клапанного двигателя отечественных восьмёрок и девяток, но на других автомобилях с подобными моторами последовательность действий не сильно отличается (ну разве что за исключением некоторых мелочей).

Для начала следует установить машину на подъёмник (или подогнать к смотровой яме в гараже) и для безопасности снять минусовую клемму с аккумуляторной батареи.

• Далее следует выкрутить пробки радиатора и блока цилиндров и слить охлаждающую жидкость.
• Откручиваем гайки шпилек и отсоединяем выпускной коллектор.
• Снимаем кронштейн патрубка насоса охлаждающей жидкости.
• Снимаем воздушный фильтр, предварительно отсоединив шланги вентиляции картера от клапанной крышки и карбюратора.
• Снимаем патрубок подачи тёплого воздуха от терморегулятора воздушного фильтра, а карбюратор желательно закрыть пластиковой технологической крышкой, или хотя бы полиэтиленовым пакетом.
• Снимаем со свечей зажигания высоковольтные провода, а так же снимаем их с распределителя зажигания.
• Отсоединяем провода от датчика контрольной лампы давления масла и от датчика указателя температуры охлаждающей жидкости, а так же от карбюратора.
• Снимаем датчик распределитель зажигания (вместе с кронштейном крепления высоковольтных проводов), а так же отсоединяем от карбюратора и датчика распределителя вакуумную трубку.
• Отсоединяем от топливного насоса топливный шланг, так же снимаем с штуцера карбюратора трубку слива бензина.
• Отсоединяем от штуцера впускного коллектора трубку эконометра, а так же шланг идущий к вакуумному усилителю тормозов.
• Отсоединяем шланг от отводного патрубка рубашки охлаждения мотора.
• Отсоединяем от двигателя тросики привода дроссельных и воздушной заслонок карбюратора.
• Снимаем клапанную крышку головки двигателя, а так же пластиковый кожух ремня ГРМ.
• Переключаем рычаг коробки передач в нейтральное положение и проворачиваем по часовой стрелке коленвал двигателя (например накидным ключом за болт шкива на коленвалу) в такое положение, при котором метка на маховике (видна в лючке картера сцепления) установилась напротив среднего деления шкалы. А метка на шкиве распредвала при этом должна находиться напротив специальной метки на заднем кожухе ремня ГРМ.
• Откручиваем гайку крепления валика натяжного ролика и снимаем валик вместе с роиком и дистанционной шайбой, далее снимаем ослабший ремень ГРМ со шкивов коленвала и распредвала.
• Удерживая специальным приспособлением (его номер 67.7811.9509) шкив распредвала от прокручивания, откручиваем болт крепления шкива и снимаем его с цапфы распредвала вместе с шпонкой.
• Откручиваем гайку крепления заднего кожуха к головке двигателя и снимаем кожух.
• Откручиваем болты крепления головки цилиндров к блоку мотора, в последовательности, показанной на фото ниже и аккуратно обстучав головку пластиковой киянкой, отделяем головку от блока и снимаем вместе с прокладкой головки и блока. Эту прокладку (между блоком и головкой) повторно применять нельзя и её можно сразу выкинуть.

  Установив новую прокладку, ставим головку на место

последовательность откручивания болтов головки двигателя

После ремонта головки устанавливаем её на место с новой прокладкой и собираем

всё в обратной последовательности, прижав головку цилиндров к блоку с помощью болтов и динамометрического ключа с положенным моментом, указанным в мануале вашего двигателя.

Перед установкой штатных болтов крепления головки к блоку, советую измерить их длину c помощью штангенциркуля и если болты крепления головки вытянулись так, что их длина превышает 135,5 мм, то такие болты использовать не советую, их следует заменить новыми. Иначе любой уставший болт при затяжке (или после её) может лопнуть в любой момент и выкрутить его будет не так то просто.

Но не это главное, а то, что лопнуть болт (или два) может во время эксплуатации машины и охлаждающая жидкость может начать просачиваться в картер и начать смешиваться с моторным маслом. А это может привести к печальным последствиям (кому интересно к каким — читаем тут).

После установки головки двигателя на своё место и затяжки болтов с положенным моментом и в правильной последовательности, показанной на рисунке слева, далее следует отрегулировать натяжение ремня с помощью специального приспособления, описанного в этой статье, и затем нужно будет проверить и отрегулировать клапанные зазоры (о регулировке клапанов подробно здесь).

Ну а ниже я подробно опишу разборку и сборку головки цилиндров двигателя переднеприводных Вазов с восьмиклапанным газораспределением, но разумеется почти так же можно произвести разборку и сборку головки и на других автомобилях с подобными двигателями, в том числе и иномарках.

Разборка и сборка головки двигателя.

Разборка. Естественно, если вам требуется заменить какую либо одну изношенную деталь, то можно не разбирать полностью головку цилиндров, а снять только ту деталь, которую нужно заменить новой. Но всё же я опишу полную разборку и сборку, так как это может пригодиться в некоторых случаях (например при капремонте).

Укладываем головку двигателя на чистый верстак, откручиваем крепёжные винты и снимаем карбюратор с проставкой, а так же теплоизолирующий экран карбюратора, если он есть. Далее снимаем выпускной коллектор, если он не был снят заранее ешё под капотом.

Так же, если не были сняты заранее, отсоединяем отводной патрубок рубашки охлаждения двигателя, выкручиваем датчик указателя температуры охлаждающей жидкости и датчик давления масла, а так же выкрутите свечи зажигания.

Далее откручиваем болты крепления постелей распредвала, желательно пометив где какой болт стоял и снимаем корпуса подшипников (крышки постелей) распределительного вала и далее вынимаем сам распредвал и снимаем сальник распредвала. Обо всех этих операциях я уже писал в статьях про замену распредвала и про ремонт постелей распредвала.

Затем вынимаем их отверстий в головке толкатели клапанов с регулировочными шайбами. Надавив на торцы клапанов с помощью рассухаривателя и сжав клапанные пружины, извлекаем сухарики, пружины с тарелками, сальники клапанов и опорные шайбы пружин, ну и далее перевернув головку двигателя, вынимаем клапана из отверстий направляющих втулок клапанов.

Сборка головки цилиндров. Отремонтировав головку (о ремонте я напишу чуть ниже) собираем всё в обратной последовательности:

• устанавливаем опорные шайбы пружин на место.
• смазываем моторным маслом стержни клапанов и новые сальники клапанов.
• надеваем с помощью оправки на направляющие (с обратной стороны головки) новые сальники клапанов (об этом я подробно писал в статье замена сальников клапанов — ссылка выше).
• вставляем со стороны камер сгорания клапана в отверстия направляющих втулок и новых сальников клапанов. Новые сальники зафиксируют клапана от выпадания.
• устанавливаем пружины и тарелки пружин и далее сжимая пружины с помощью рассухаривателя, устанавливаем сухарики в свои посадочные места.
• вставляем далее в отверстия головки двигателя толкатели клапанов с регулировочными шайбами.
• очистив плоскости сопряжения головки и корпусов подшипников от остатков прокладки, грязи и масла.
• смазываем чистым моторным маслом опорные шейки и кулачки распредвала и укладываем его в постели в таком положении, чтобы кулачки первого цилиндра были направленны вверх.
• устанавливаем сверху на свои места корпуса подшипников распредвала (крышки постелей) и затягиваем их в два приёма, как показано на рисунке ниже.
• предварительно затягиваем крепёж до прилегания поверхностей корпусов подшипников к плоскостям головки двигателя, при этом следим за тем, чтобы установочные втулки корпусов (если они есть) свободно вошли в свои посадочные отверстия.
• далее в той же последовательности окончательно затягиваем крепёж с помощью динамометрического ключа с положенным моментом (для восьмёрок и девяток ВАЗ момент 21,6 Н•м (2,2 кгс·м)).
• устанавливаем новый сальник распределительного вала, предварительно смазав его рабочие кромки чистым моторным маслом — подробно об этом читаем тут.
• остальное навесное оборудование устанавливаем на головку в последовательности, обратной разборке.

Очерёдность затяжки динамометрическим ключом болтов постелей распредвалов.

Головка двигателя — диагностика технического состояния и ремонт.

О ремонте головки двигателя я уже написал несколько статей, ссылки на которые будут опубликованы чуть ниже. А в этой статье я напишу лишь основное, что касаемо проверки технического состояния и ремонта, а так же о том, о чём я не писал в других статьях.

Ремонт треснувшей головки цилиндров.

Ремонт головки двигателя.

Ремонт постелей распредвала.

Восстановление и ремонт сёдел клапанов.

Притирка клапанов.

Ремонт резьбового отверстия в головке для свечи зажигания.

Замена направляющих втулок клапанов.

Перед деффектовкой головки тщательно отмываем её с помощью кисти и сольвента. Удаляем нагар с тарелок клапанов и с поверхности камер сгорания, с помощью мягкой латунной проволочной щётки-насадки, насаженной в патрон электродрели. Так же полезно будет удалить нагар со стенок выпускных каналов.

Далее следует внимательно осмотреть головку двигателя. На всех опорах (постелях) под шейки распредвала и в отверстиях для толкателей клапанов не должно быть трещин, царапин, задиров и других повреждений. А вообще трещины в любых местах головки недопустимы. Ну и при подозрении на попадание охлаждающей жидкости в моторное масло (конечно же при исправной прокладке головки) не помешает проверить герметичность головки цилиндров.

Для проверки герметичности следует закрыть заглушками все отверстия рубашки охлаждения и далее следует нагнетать насосом воду в рубашку охлаждения, под давлением не менее 0,5 МПа ( 5 кг/см²). При этом в течении не менее двух минут не должно наблюдаться утечек воды из головки.

Также проверку герметичности можно осуществить и с помощью нагнетания сжатого воздуха (например компрессором). Отверстия рубашки так же закрываем заглушками или листом толстого оргстекла (я об этом уже писал в статье про ремонт треснувшей головки — ссылка на статью выше), а давление сжатого воздуха, подаваемого в полости рубашки не менее 1,5 — 2 кг/см².

Перед подачей сжатого воздуха головку опускаем в ванну с горячей водой (температура примерно 60 — 80ºС) и далее подаём воздух и засекаем время. В течении не менее 1,5 минуты нигде не должно наблюдаться выхода пузырьков воздуха из головки.

Сёдла клапанов. Внимательно осматриваем рабочие фаски сёдел (зону контакта с тарелками клапанов), на которых не должно быть точечных раковин, коррозии или различных повреждений. Мелкие повреждения можно устранить с помощью шлифовки (с помощью насадки) , но при этом снимаем как можно меньше материала. Но лучше всего восстанавливать фаски сёдел с помощью специального набора, который я описал в статье о восстановлении и ремонте сёдел клапанов — ссылка на статью выше (в списке ссылок).

О замене направляющих втулок и о самих втулках я также написал отдельную статью, ссылка на которую выше.

Клапаны. С клапанов удаляем нагар и проверяем не деформированы ли стержни клапанов и нет ли трещин на тарелках клапанов. Клапаны имеющие повреждения разумеется заменяем новыми.

Также не помешает проверить состояние рабочих фасок на тарелках клапанов. При мелких повреждениях их можно шлифануть, но при этом важно выдержать углы фасок в 45º30′±5′.

При этом расстояния от нижней плоскости тарелок клапанов до базовых диаметров (34 и 30,5 на восьмёрках девятках) должны быть в пределах 1,3 — 1,5, и 1,8 — 2,0 мм.

Пружины клапанов. Осматриваем пружины и убеждаемся в том, что на них отсутствуют трещины, а так же не снизилась ли упругость пружин, проверив их деформацию под нагрузкой (показано на рисунке справа).

Основные данные для проверки пружин клапанов двигателя ВАЗ 2108,09: А — наружная пружина, Б — внутренняя пружина.
1 — пружины в свободном состоянии, 2 и 3 — нормальные пружины при сжатии усилием, 4 и 5 прилагаемое усилие в килограммах.

Толкатели клапанов. Также осматриваем и проверяем состояние рабочих поверхностей всех толкателей, на которых не должно быть задиров, царапин, а тем более трещин. Если обнаружите дефекты, то меняйте дефектные толкатели новыми.

Также проверьте длину болтов крепления головки к блоку и если они вытянулись (допустимую длину я написал выше), то меняйте болты новыми.

Регулировочные шайбы. Осмотрите их, особенно рабочие поверхности, которые должны быть идеально гладкими, без царапин, забоин и задиров, а тем более трещин. Так же на поверхностях всех регулировочных шайб не должно быть ступенчатого или одностороннего износа или стёртого металла. Допустимы лишь концентричные следы от приработки с кулачками распредвала.

Надеюсь эта статья (и другие тоже, на которые я указал ссылки) о головке двигателя будет полезна начинающим автовладельцам или ремонтникам, успехов всем.

suvorov-castom.ru