Как устроена головка блока цилиндров. Что такое ГБЦ в машине

Нередко в ходе ремонта и обслуживания транспортного средства автомобилисты сталкиваются с термином ГБЦ. У молодых владельцев машин возникает вопрос что же такое ГБЦ и какую функцию она выполняет в работе автомобиля?

Расшифровка ГБЦ — головка блока цилиндров.

Рассматриваемый элемент представляет собой крышку, которая закрывает цилиндры. ГБЦ выполняет важную функцию в работе двигательной системы и её состояния во многом зависит продуктивность автомобиля.
Как правило, голова блока цилиндров изготавливается из алюминия. После того как голова блока получает окончательную форму её подвергают старению по специальной методике. Таким образом, удается устранить сильное напряжение, возникающие при установке элемента в автомобиль. Если транспортное средство оснащена двигателем, имеющим один ряд, то голова блока цилиндров имеет стандартную форму. Если же мотор автомобиля имеет другой вид, то форма головы блока определяется для каждого блока цилиндров отдельно.

В нижней части ГБЦ можно заметить незначительное расширение. Таким образом, производителя добиваются более плотной фиксации с блоком цилиндров, что обеспечивает большую надёжность при эксплуатации автомобиля. Помимо этого для плотности фиксации вместо взаимодействия головы и блоков используется специальная прокладка. Для закрепления головы на блоках используются специальные направляющие, а также оригинальные крепежи ГБЦ. Поскольку каждый современный автомобиль имеет свои технические особенности, установка ГБЦ является сложным процессом, который выполняются согласно рекомендациям производителя.Затяжка болтов ГБЦ имеет свои особенности. В этом случае правильная работа блока зависит не от силы затяжки, а от правильной технологии. Затяжка болтов производится по специально разработанной для конкретного двигателя технологии. В качестве рабочего инструмента используется динамометрический ключ.

Рассмотрим, какую функцию выполняет голова блока цилиндров.

Без преувеличения, можно сказать, что ГБЦ выполняет важнейшую функцию в двигателе автомобиля. Понять это можно рассмотрев основные элементы, которые разместила в себе голова блока цилиндров:

• Камера сгорания топлива воздушной смеси.
• Область механизма распределения газов.
• Рукава охлаждающей системы.
• Каналы для смазки рабочих компонентов двигателя.
• Клапаны впуска и выпуска топливовоздушной смеси.

Перед тем как выполнить ремонт головы блока цилиндров самостоятельно, необходимо ознакомиться с некоторыми особенностями проведения работ. Первое что необходимо понимать это момент затяжки болтов, который предусмотрен для определённого типа двигателя. Неправильный момент затяжки болтов приводит к преждевременному нарушению герметичности прокладки, что приводит не только у течки смазывающей жидкости, но и антифриза. Также неправильная затяжка болтов ГБЦ может привести к нарушению компрессии в двигателе, что в значительной мере снизить его производительность.
Если во время затяжки крепежи подвергнуться большим усилиям, это может привести к деформации самой головы. В таком случае придётся произвести масштабную реконструкцию структуру ГБЦ.

Затягивать болты можно только строго следуя схеме производителя. В связи с, техническими характеристиками каждый автомобиль имеет свои особенности затяжки болтов и соответствующую схему, которой стоит придерживаться во время проведения работ.
В передней части головы блоков предусмотрена специальная область для размещения приводного ремня и распределительного вала, а также цепи натяжения.
Для фиксации свечей системы зажигания в корпусе головы блока цилиндров выполняются специальные отверстия в необходимом количестве. В правой части ГБЦ имеется специальное отверстие для шпилек, фиксирующих коллекторы спуска и выпуска топливной смеси.
В месте взаимодействия головы и блоков устанавливается специальная герметичная прокладка.
Форма головы блока полностью зависит от количества рядов двигателя автомобиля. Если двигатель авто оснащен одним рядом цилиндров, то голова представляет собой общий вид. В случае если двигатель автомобиля имеет несколько рядов, то для каждого ряда предусматривается самостоятельная конструкция крышки.

Особенности ремонта головы блока цилиндров.

Некоторая часть ремонта ГБЦ выполняется руками автолюбителей. Масштабный ремонт головы блока цилиндров и её шлифовка требуют наличия специализированного оборудования и хороших навыков в сфере ремонта автомобилей.
Для того чтобы отрегулировать клапана или произвести замену расходных элементов нет необходимости обращаться в специализированные сервис и платить значительное количество средств за работу мастеров.В данном случае ремонт можно произвести без демонтажа ГБЦ.
Для этого потребуется снять крышку головы блоков и произвести регулировку клапанов согласно инструкции производителя или осуществить замену необходимых элементов.
В случае необходимости расточки блоков, мотор автомобиля снимается полностью. Если же ремонт не требует снятия всего движка в таком случае может понадобиться демонтаж головы блоков.Во время ремонта головы блока цилиндров необходимо строго придерживаться инструкция производителя. В противном случае можно в значительной мере нарушать правильную работу системы транспортного средства.
Направляющие и фиксаторы устанавливаются при достижении ГБЦ определённой температуры, поэтому в гаражных условиях выполнить процедуру будет сложно.

В случае шлифовки головы также необходимо обратиться к рекомендациям производителя. В комплектующей инструкции указывается предельно допустимый момент шлифовки. Также необходимо узнать у мастера, на какую глубину будет обрабатываться элемент. В случае если износ элемента превышает допустимые нормы, ГБЦ восстановлению не подлежит. Поэтому придётся производить капитальный ремонт двигателя, с последующей замены головы.

Единственным способом избежать сложных неполадок ГБЦ, является своевременная диагностика и регулярное обслуживание важнейшей системы автомобиля.
Удачного обслуживания!

Многие автовладельцы любят свои большие четырехколесные игрушки до такой степени, что стремятся ознакомиться со всеми узлами и системами, из которых состоит транспортное средство. Дойдя до подкапотного пространства, можно обнаружить там много на первый взгляд непонятных элементов. Например, под капотом имеется ГБЦ, что это такое в машине, знают не многие начинающие автолюбители.

На автомобильных курсах и в транспортных учебных заведениях более подробно можно узнать про ГБЦ автомобиля, расшифровка понятия там приводится и технические параметры. Под данной аббревиатурой принято понимать Головку Блока Цилиндров силовой установки. Она представляет собой крышку, которая герметично укрывает мотор от негативного внешнего воздействия.

Деталь в большинстве случаев имеет довольно сложную литую форму. В большинстве случаев основным материалом для нее служат алюминиевые сплавы. Также встречаются изделия, изготовленные на основе легированных чугунов.

Необходимо знать, что литая головка после этапа литья подвергается искусственному старению материала, таким образом снимаются все физические напряжения, установившиеся во время приобретения заготовкой своей формы.

Подобная операция является обязательной, так как заготовка проходит несколько ступеней механической высокоточной обработки. Если пропустить этап старения, то со временем головка блока цилиндров двигателя из-за остаточного напряжения деформируется произвольно самостоятельно.

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.

Прокладка ГБЦ

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».

Правильная эксплуатация

Важно после ремонта или диагностики корректно повести сборку всех элементов головки, так как даже неверно зафиксированная деталь на блоке цилиндров способна деформироваться в процессе работы. В определенных ситуациях без демонтажа ГБЦ не удастся обойтись:

• расточка цилиндров блока;
• проблема с клапанами, при которой потребуется их замена или ремонт;
• проведение опрессовки клапанных втулок либо седел;
• потеря геометрических параметров поверхности сопряжения;
• прокладка пробита (потеряла герметичность);
• необходимость устранения микротещин.

Важно знать, что для завинчивания крепежа головки необходимо использовать динамометрический ключ.

Восстановление геометрии поверхности

Благодаря тому, что автомобилисту виден момент достижения необходимого усилия, обеспечивается достаточный натяг резьбы и не срываются витки. Категорически не допускается применять дополнительного наращивания ключей при завинчивании. Также важно соблюдать очередность при закручивании гаек на шпильках.

Как проявляется неисправность

Вывить неработоспособность узла необходимо своевременно. В противном случае поломка приведет к повышенному расходу бензина либо даже к полной остановке ДВС, требующего капремонта. Чтобы своевременно выявить проблему, необходимо обратить внимание на косвенные признаки явления:

• из-под прокладки появляются подтеки масла;
• щуп во время диагностики имеет небольшое количество белой пены;
• выхлопы теряют прозрачность, и появляется былая дымка из трубы;
• масляные пятна и потеки заметны в радиаторе и расширительном бачке.

При выявлении одного из признаков, рекомендуем обратиться на СТО для диагностики состояния всех узлов. Также можно выявить пробитую прокладку, у которой нарушена целостность. При ее установке не должно быть посторонних элементов с одной стороны между ней и ГБЦ, а также между прокладкой и блоком. Вкручивая шпильки, нужно обезопасить прокладку от повреждения, так как это сократит срок ее службы.

Нестандартный звук в виде постороннего стука является свидетельством того, что присутствует повреждение. Полный пробой прокладки способен остановить мотор и повредить ГБЦ. Чаще всего неприятности возникают в следующих случаях:

• перегрев силовой установки;
• неверный монтаж самой прокладки;
• повышенные значения компрессии.

Каким образом вычистить головку блока цилиндров

Чтобы избавиться от нагара на металлической части головки, можно воспользоваться различными химическими средствами. Она является достаточно стойкой к большинству из бытовой слабоагрессивной «химии». Бывалые автомобилисты применяют такие составы:

• ацетон;
• солярка;
• бытовые моющие средства;
• стиральные порошки и пр.

Главное - использовать персональные средства защиты от химпрепаратов. Также необходимо будет хорошо прополоскать металл от остатков очистителя.

Головка блока цилиндров – важнейшая часть любого двигателя автомобиля. Для его нужна головка блока цилиндров? Из чего она состоит? Каково предназначение ГБЦ? Как производится диагностика головки блока цилиндров, ремонт и замена? Сегодня мы постараемся ответить на все эти вопросы.

Применение первой головки осуществлялось со дня рождения самого первого двигателя. Без этой составляющей невозможно эксплуатировать ни один двигатель.

Устройство ГБЦ

Головка блока цилиндров – это верхняя часть двигателя, которая устанавливается на блок и закрывает его верхнюю часть.

Она имеет довольно сложную конструкцию, которая изготавливается, как правило, из алюминиевого сплава или специального легированного чугуна. Изнутри имеется много идеально гладких поверхностей – это еще раз подтверждает ее значимость в двигателе любого автомобиля. Чтобы достичь максимально герметичного соединения с двигателем, ее ширина снизу делается большей, а между двигателем и головкой устанавливается специальная прокладка.

Головка блока представляет собой отдельную деталь, на которую крепятся другие узлы. К ним относятся: распределительный вал (или валы, если он не один), клапана и их механизм, свечи зажигания, различные форсунки и многое другое. Камера сгорания находится непосредственно в ГБЦ, что указывает на то, что крепление впускных и выпускных коллекторов осуществляется на нее.

Количество головок может варьироваться, в зависимости от типа блока. Если блок имеет V-образную форму, то соответственно и количество головок будет две. На обычных, однорядных двигателях устанавливается одна ГБЦ.

Сверху на головку устанавливается крышка ГБЦ, которая защищает все ее узлы от попадания пыли и других инородных частиц. Для соединения, также применяется специальная уплотняющая прокладка. На верхней части крышки располагается заливное отверстие, через которое заливается масло. Это говорит о том, что масло попадает в картер именно через головку блока цилиндров.

Практически все процессы, происходящие в двигателе, осуществляются именно через головку блока цилиндров. На ГБЦ располагаются все механизмы, которые приводят в движение поршневой механизм. Это свечи зажигания, предназначенные для воспламенения смеси, клапанный механизм, с помощью которого осуществляется впуск топлива, выпуск отработанных газов, коллекторы и самое главное – распределительный вал. Он располагается на головке блока цилиндров и приводит в действие клапанный механизм. Все это защищается от внешних воздействий именно при помощи ГБЦ.

Кроме того, внутри головки располагаются камеры сгорания, в которых и происходит сжатие и воспламенение смеси. Это место имеет тесную связь с блоком цилиндров, в котором перемещаются поршни.

Головка блока цилиндров имеет две прокладки, с помощью которых осуществляется герметичная защита соединений с блоком и крышкой. Состояние двигателя во многом зависит от этих прокладок и самой ГБЦ.

Диагностика неисправностей и ремонт головки блока цилиндров

В процессе эксплуатации, головка блока испытывает большие нагрузки. Это и механическое воздействие деталей, и высокие температуры, образуемые в камере сгорания. Чаще всего, все неисправности сводятся к тому, что двигатель перестает развивать требуемую мощность и начинает работать неустойчиво. Если регулировка механизмов, имеющих к этому отношению, не дают должного эффекта, значит, самое время провести ремонт головки блока цилиндров.

Диагностика неисправностей начинается с внешнего осмотра газораспределительного механизма, а также корпуса головки. На ней недолжно быть все возможных трещин, сколов и прочих дефектов.

Кстати о трещинах. Это самая страшная неисправность ГБЦ. Она может образоваться в результате воздействия больших температур. Чаще всего, это происходит из-за частых перегревов двигателя. Вначале, это будет микротрещина, которая постепенно будет разрастаться. О ее присутствии будет говорить наличие в охлаждающей жидкости остатков масла и появление соответствующих пузырей в бачке. Трещина в блоке нарушит герметизацию клапанного механизма, что приведет к ослаблению посадки многих деталей. Как следствие, снижение мощности двигателя, падение компрессии и т п. Ремонт блока с трещиной, как и с любыми другими механическими повреждениями не допустим, поэтому его подвергают замене.

При снятии ГБЦ проверяют нижнюю плоскость соединения с блоком цилиндров. Для этого, к ней прикладывается специальная линейка по диагонали всей длины ГБЦ. Контроль зазоров выполняется с помощью измерительного щупа. Нормой измерений можно считать зазор, не превышающий 0,06 миллиметров. Если эта величина больше, то плоскость подвергают шлифовке.

Проверка износа шеек опоры кулачкового вала и его подшипников выполняется с помощью микрометра. Результаты измерений необходимо сравнить с нормами, которые допустимы именно для вашей модели двигателя. Если имеются определенные отклонения, то, исходя из значений, принимается решение о способе ремонта.

Состояние таких деталей, как коромысла, седла и рычаги определяется с помощью внешнего осмотра. В том случае, когда фаска «утоплена», но стержень, при этом, находится в порядке, то ее нужно обработать. После этого, клапан можно применять снова.

Всевозможные внешние дефекты в виде царапин, заусенцев и т п. устраняются при помощи шлифовки. Данная процедура, прежде всего, касается тех мест, где необходима герметизация соединений.

Данная процедура выполняется при обнаружении серьезных повреждений корпуса ГБЦ. Как было сказано ранее, к ним относятся различные трещины и отломившееся части. Помимо этого, замена потребуется в случае, когда отклонения величины зазоров от нормы значительно превышают допустимые значения и в любых других случаях, когда невозможно провести ремонт.

Вместе с новой головкой, необходимо сразу подвергать замене прокладку ГБЦ, а также прокладку ее крышки. Данные элементы всегда заменяются новыми при установке новой головки.

Чтобы провести замену, необходимо отсоединить все части, которые препятствуют демонтажу ГБЦ. Ими могут быть – инжектор, карбюратор, впускные и выпускные коллекторы, механизмы распределения зажигания (свечи, бронепровода, трамблер), элементы системы охлаждения (патрубки), а также различные штекера и датчики. После этого демонтируют ремень или цепь привода газораспределительного механизма. На некоторых моделях двигателей еще и бензонасос.

После этого, откручивают гайки крепления крышки головки и снимают саму крышку. После этого, вы можете принимать решение по снятию головки блока. Допускаются варианты, когда разборка клапанного механизма и демонтаж распределительного вала производится после снятия ГБЦ или до его снятия. В первом случае, выполнить эту процедуру намного легче, потому что есть ряд деталей, открутить которые можно только с помощью надежной фиксации ГБЦ.

После полной разборки и снятия ГБЦ устанавливают новую деталь. Ее можно выполнять как с установленным на нем механизмом газораспределения, так и с перестановкой старых деталей на новую головку. В последнем случае, необходимо будет провести регулировку и подгонку клапанов, а также прочих элементов.

После установки ГБЦ, все снятые элементы устанавливаются в обратной последовательности. После этого, необходимо будет провести регулировку угла опережения зажигания и газораспределительного механизма.

Видео - Затяжка головки блока цилиндров

Показан способ затяжки головки двигателя в домашних условиях, так, чтобы потом не протягивать.

Пожалуй, это все, что нужно знать о головке блока цилиндров.

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

Назначение и функции головки блока цилиндров

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

Головка блока цилиндров выполняет несколько основных функций:

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

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

Устройство ГБЦ двигателей ВАЗ

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

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

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

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

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

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

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

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

Типы головок блока цилиндров двигателей ВАЗ

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

По типу образования и подачи горючей смеси в камеры сгорания:

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

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

По количеству клапанов:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Снятие ГБЦ

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

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

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

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

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

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

Проверка, ремонт и замена деталей головки

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

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

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

Установка ГБЦ на двигатель

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

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

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

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

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

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

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

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