Головка блока цилиндров двигателя условия работы материал и конструкция

Устройство автомобилей

Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров закрывает цилиндры и обычно служит основой для крепления клапанного механизма, свечей зажигания или форсунок, а также различных узлов и механизмов систем двигателя.
Поскольку головка блока цилиндров является своеобразной крышкой, закрывающей цилиндры, она воспринимает большую тепловую и механическую нагрузку от сгорающих газов, а также от предварительной затяжки болтов или шпилек крепления.

Неблагоприятные условия работы этого узла проявляются и в том, что разные участки головки во время работы двигателя подвержены воздействию разных температур и давления – участки в районе камеры сгорания разогреваются до температуры 1900…2500 ˚С, а участки, по которым проходят каналы и полости с охлаждающей жидкостью, не нагреваются выше 90…95 ˚С. Неравномерный нагрев отдельных участков головки блока приводит к ее объемно-пространственной деформации, что тоже необходимо учитывать при конструировании этой ответственной детали КШМ.

Основные требования, предъявляемые к конструкции головки блока цилиндров:

• Высокая жесткость, исключающая деформацию от механических нагрузок;
• Исключение коробления и деформаций от местного перегрева при рабочих температурах;
• Долговечность;
• Оптимальные размеры и форма выпускных каналов;
• Оптимальная форма камеры сгорания;
• Надежное уплотнение газового стыка;
• Рациональное размещение деталей и узлов двигателя;
• Простота конструкции, технологичность изготовления и эксплуатации;
• Ремонтопригодность;
• Минимальная масса и габариты.

На конструкцию головки блока цилиндров оказывает влияние форма камеры сгорания, места расположения свечей зажигания или форсунок, их расположение относительно оси цилиндра, количество и расположение клапанов, форма и место нахождения каналов для подвода и отвода газов.

Материал для изготовления головок выбирается в зависимости от типа двигателя. Для двигателей с принудительным воспламенением (карбюраторные, инжекторные) в целях обеспечения бездетонационной работы используют алюминиевые сплавы. В двигателях с воспламенением от сжатия (дизели) используют чугуны, способные переносить высокие температурные и механические нагрузки, необходимые для оптимизации рабочего процесса в дизелях.
Для маломощных дизелей, с целью уменьшения массы, могут применяться головки блока цилиндров из алюминиевых сплавов.

Наиболее простыми являются головки блока цилиндров с нижним расположением клапанов. В головках блока цилиндров современных верхнеклапанных двигателей размещаются гнезда и направляющие втулки клапанов, впускные и выпускные каналы, каналы и полости систем смазки и охлаждения; в верхней части головки блока выполняются опорные площадки для крепления деталей клапанного привода механизма газораспределения. В конструкциях с верхним расположением распределительного вала предусматриваются соответствующие опоры.

Внутренние полости головки блока цилиндров образуют рубашку, заполняемую охлаждающей жидкостью. Сверху головка блока цилиндров закрывается крышкой, защищающей детали газораспределительного механизма от внешних воздействий, а также предотвращающей разбрызгивание и утечку моторного масла, используемого для смазывания подвижных деталей ГРМ, закрепленных на головке блока цилиндров.

Необходимая жесткость головки блока цилиндров обеспечивается ее силовым каркасом, который, как правило, образуется вертикальными бобышками, имеющими углубления для прохода шпилек (или болтов), а также массивной нижней опорной плитой.

Недопустимые деформации головки блока цилиндров при сборке исключаются определенным порядком затяжки болтов или шпилек крепления со строго нормируемым моментом затяжки.
Тем не менее, головки блока цилиндров, закрывающие несколько цилиндров одновременно, нередко деформируются, особенно при неправильной затяжке и превышении температурных режимов работы. Для исключения факторов появления подобных неисправностей и дефектов на некоторых современных двигателях применяют раздельные головки блока – для каждого цилиндра своя головка.
Такая конструкция используется, например, в дизельных двигателях автомобилей КамАЗ. Применение раздельных головок блока практически исключает деформации (из-за малых размеров отдельной головки блока), а также значительно упрощает ремонтные операции, связанные с демонтажем головок блока цилиндров, если возникает необходимость отремонтировать отдельный цилиндр (например, заменить гильзу или какую-либо прокладку).

Для равномерного охлаждения головки блока цилиндров диаметр и расположение отверстий, через которые циркулирует охлаждающая жидкость, подбирают таким образом, чтобы обеспечить оптимальный температурный режим и интенсивность теплоотвода.

Форма впускных и выпускных каналов выбирается из условия минимального аэродинамического сопротивления потокам свежего заряда и отработавших газов.

Поддон картера двигателя

Нижняя половина картера, которую обычно называют поддоном, закрывает блок-картер снизу и в большинстве двигателей одновременно является резервуаром для моторного масла. Поддоны изготовляют штамповкой из листовой стали толщиной 1,0…1,5 мм или отливают из алюминиевых сплавов.
Для уменьшения перемещения моторного масла в поддоне при движении автомобиля по неровным дорогам, торможении, разгоне или на поворотах, внутри поддона выполняют специальные перегородки, лотки и перемычки.
Для повышения жесткости поддона делают отбортовку, которая усиливается по периметру стальной полосой, привариваемой к стальному поддону точечной сваркой.

В нижней части поддона приваривается или отливается бобышка с резьбовым отверстием, которое закрывается пробкой для слива моторного масла. Обычно пробка изготавливается из магнитных сплавов для улавливания из моторного масла металлических крошек, стружки и других продуктов износа деталей КШМ.

В двигателях, предназначенных для работы со значительными наклонами в разные стороны, применяют поддоны с глубоким колодцем в передней или задней части, в котором размещается масло. Иногда такие колодцы-резервуары делают съемными для обеспечения доступа к маслоприемнику без снятия всего поддона.
Такими поддонами оборудованы, например, двигатели ЗИЛ-131, устанавливаемые на автомобилях повышенной проходимости, и способных перемещаться по крутым спускам и подъемам. Обычные автомобильные и стационарные двигатели оборудованы менее глубокими поддонами.

Что такое головка блока цилиндров или ГБЦ?

Этим обзором мы хотим открыть небольшой цикл статей о деталях двигателя внутреннего сгорания. Сегодня мы попытаемся понять, что такое головка блока цилиндров, или как её называют «продвинутые» автолюбители и механики ГБЦ.
В названии кроется ответ на вопрос, где должна располагаться сея запчасть. Головка, голова, обычно венчает тело, так и ГБЦ закрывает цилиндр как крышка в кастрюле. Но это не простая крышка, в ней расположены важные механизмы для работы двигателя.

Так как двигателей внутреннего сгорания существует великое множество мы пожалуй опустим все экзотические конструкции, а с ними и двухтактные двигатели (которые как правило используют в мотоциклах и бензоинструменте), а рассмотрим именно ту головку блока, которая стоит на четырёхтактном двигателе под капотом большинства современных автомобилей как бензиновых так и дизельных.
Посмотрим что же из себя представляет головка блока цилиндров. Для каждого цилиндра в головке сделано углубление, это углубление является камерой сгорания, именно в нём происходит воспламенение топлива в конце такта сжатия при работе двигателя. В камере сгорания выполнены отверстия под впускные и выпускные клапана, в дизельных двигателях есть отверстия под калильные свечи (свечи накала) и форсунки. В бензиновых выполнены отверстия под свечи. Уже на этом этапе мы видим, что головка блока цилиндров является сложным техническим устройством, работающим в экстремальных условиях при высоких температурах. Для поддержания рабочих температур головки блока цилиндров в двигателях жидкостного охлаждения в ней имеется рубашка охлаждения по которой циркулирует охлаждающая жидкость. Так же головка блока цилиндров имеет масляные каналы по которым под давлением подаётся масло необходимое для работы механизмов расположенных в ГБЦ. Основным механизмом расположенным в головке блока цилиндров является газораспределительный механизм. В двух словах это механизм осуществляющий своевременное открытие и закрытие клапанов двигателя для обеспечения питания двигателя воздухом и отвода выхлопных газов. В этой статье мы не будем касаться принципа работы газораспределительного механизма, но следует заметить, что состояние его узлов (клапанов, направляющих клапанов, седел клапанов, распределительных валов, постелей валов) и других деталей, крайне важно для правильной работы двигателя.

Продолжим наше знакомство с ГБЦ и посмотрим что расположено над камерой сгорания.
Прежде всего обратим внимание на клапаны которых может быть два или четыре на каждый цилиндр в зависимости от конструкции ДВС. Клапаны в свободном состоянии полностью закрыты, пара седло клапан обеспечивают герметичность камеры сгорания. Обычно с одной стороны в ГБЦ выполнены окна для подачи воздуха или топливо-воздушной смеси в камеру сгорания через впускные клапаны, с другой стороны ГБЦ есть окна для отвода отработавших газов из камеры сгорания через выпускные клапаны. К этим окнам крепятся коллектора впускной и выпускной соответственно. В корпусе головки блока, над клапанами расположены распределительные валы, они представляют из себя цилиндрические валы с кулачками способными нажать на клапан и открыть его. Шейки валов расположены в постелях являющихся частью корпуса головки блока, верхняя часть пастели в этом случае как правило выполнена в виде крышек для каждой шейки или одной крышки для всех шеек, тек же пастель распределительных валов может быть выполнена отдельно от ГБЦ и крепиться к корпусу головки болтами. По масляным каналам к шейкам распределительных валов под давлением подаётся масло. Распределительные валы вращаются от привода соединённого с коленчатым валом двигателя и кулачки валов открывают и закрывают клапаны в зависимости от фазы работы двигателя. Клапанный механизм с распредвалами закрывается крышкой (клапанной крышкой) с герметичной прокладкой. Головка блока цилиндров крепится к блоку цилиндров болтами (болты ГБЦ), между блоком и головкой установлена прокладка (прокладка ГБЦ) которая обеспечивает герметичность камер сгорания, рубашек охлаждения и масляных каналов двигателя.

Мы в общих чертах рассмотрели устройство ГБЦ, типичного двигателя внутреннего сгорания, а теперь рассмотрим неисправности головки блока цилиндров появляющиеся в процессе эксплуатации двигателя.
Первая и самая распространённая неисправность связанная с ГБЦ — это изменение геометрии привалочной плоскости головки блока в следствии перегрева двигателя. В зависимости от степени повреждения существует два варианта решения Первый, ремонт ГБЦ — шлифовка привалочной плоскости до разрешимых значений заводом изготовителем. Второй вариант — замена ГБЦ на новую или бывшую в употреблении, бу ГБЦ перед установкой обязательно надо проверить на герметичность, провести опрессовку ГБЦ, проверить геометрию плоскости на целостность, при необходимости провести шлифовку.
Головка блока цилиндров изготавливается из сплавов имеющих хорошую прочность, теплопроводность и небольшую массу. Как правило в современных двигателях это лёгкие сплавы. При перегреве двигателя происходит изменение структуры металла головки блока и привалочная плоскость которая крепится к блоку цилиндров собственно перестаёт быть плоскостью, в профессиональной среде говорят «головку повело». Так же в полостях и каналах ГБЦ могут возникать трещины нарушающие герметичность. В результате этих деформаций прокладка ГБЦ уже не может обеспечить герметичность между масляными каналами¸ рубашкой охлаждения и камерой сгорания. В зависимости от повреждений, охлаждающая жидкость может попадать в моторное масло или в камеру сгорания, так же газы из камеры сгорания могут попадать в систему охлаждения двигателя, в охлаждающей жидкости может присутствовать масло. Механики говорят «пробило прокладку ГБЦ» Основным признаком по которому можно косвенно определить не герметичность прокладки ГБЦ это уменьшение уровня охлаждающей жидкости без видимых внешних течей. Наличие эмульсии в моторном масле, увеличение уровня масла, может так же быть признаком не герметичности прокладки ГБЦ.

Исправление данного дефекта влечёт за собой демонтаж головки блока цилиндров, проверку привалочной плоскости и герметичности рубашки охлаждения (опрессовку ГБЦ). При обнаружении несоответствия допускам привалочную плоскость ГБЦ подвергают шлифовке. Так же допуск существует на максимально возможную толщину обработки ГБЦ. Если деформация превысила этот допуск, головка блока цилиндров подлежит замене, так же подлежит замене ГБЦ с негерметичной рубашкой охлаждения.

Вторая достаточно часто встречающаяся проблема это износ деталей газораспределительного механизма в следствии масляного голодания. Проявляется эта неисправность на двигателях у которых неисправна система смазки, либо имеется чрезмерный износ подшипников скольжения на коленчатом валу двигателя. Система смазки современных двигателей устроена таким образом, что масло находящееся в поддоне двигателя нагнетается масляным насосом в систему смазки под давлением, масло попадает в сначала в подшипники скольжения коленчатого вала расположенного в блоке цилиндров и только затем попадает в головку блока для смазки деталей газораспределительного механизма. При низком давлении в системе смазки вызванном выше описанными причинами масло попадает в ГБЦ в недостаточном количестве в результате вызывая явление, известное как «масляное голодание». Недостаточное количество масла вызывает повышенный износ шеек и постелей распределительных валов, а так же кулачков, толкателей клапанов и тп. В результате появляется ярко выраженный, характерный шум в верхней части двигателя. Данная неисправность может привести к заклиниванию распределительных валов и обрыву привода ГРМ что влечёт за собой как правило разрушение деталей головки блока цилиндров, а иногда повреждению цилиндров и поршней. Чтобы избежать столь серьёзных последствий и дорогого ремонта, при первых признаках масляного голодания (загорается контрольная лампа давления масла на приборной панели, горит постоянно или промаргивает), стоит немедленно обратиться в авто мастерскую (автосервис) для выявления и устранения причины неисправности.

Рекомендация от РСВ Сервис. На что же стоит обратить внимание? Как правило все современные автомобили оборудованы системой контроля давления масла. Это обычно лампа красного цвета, которая загорается при включении зажигания и тухнет при запуске двигателя. Если эта лампа моргает на холостых оборотах, а тем более не гаснет после запуска двигателя это говорит о неисправности системы смазки, либо отсутствии масла в двигателе. Если лампа давления масла не гаснет после запуска двигателя, мотор следует заглушить и доставить автомобиль в мастерскую, автосервис, на эвакуаторе во избежании серьёзной поломки с тяжелыми последствиями. Так же косвенным признаком масляного голодания может быть повышенный шум при работе ДВС. Если вы подозреваете что с системой смазки вашего авто что то не так, не тяните, обратитесь к специалистам для проверки системы смазки, иначе последствия эксплуатации мотора с «масляным голоданием» могут быть для него фатальными.

Мы познакомились с типовым устройством головки блока цилиндров, рассмотрели часто встречающиеся неисправности ГБЦ. На момент написания этого материала цена на работу снятие установка головки блока цилиндров на рядном двигателе составляет 12-15 тысяч рублей. Опрессовка ГБЦ и проверка привалочной плоскости от 5500 рублей. Цены указаны на момент написания статьи! При необходимости провести опрессовку ГБЦ уже снятую с двигателя, рекомендуем обратиться к нашему партнеру «ИП Ковалев», его координаты вы можете взять в закладке «наши партнеры» на нашем сайте. Специалист высокого уровня, давно работает в автомобильной сфере, многолетний опыт сотрудничества хороший весомый аргумент. Так же можно приобрести за «копейки» термопломбу, как индикатор перегрева двигателя, хорошее решение для автопарков и автоколонн, работающих на «линии», в тяжелых условиях, кто сталкивается с эксплуатации больших парков поймет. Данная статья написана основываясь на опыте и знаниях специалистов РСВ Сервис. Если у вас возникли вопросы, замечания, пожелания, пишите нам на электронную почту, мы ценим ваш интерес к данной теме.

С уважением РСВ Сервис! Знание сила!
Удачи в ремонте!

Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров является одной из самой важной деталью двигателей внутреннего сгорания. Обычно это монолитная деталь (также может быть в разделенном виде) из сплавов алюминия (или чугуна), которая является корпусной деталью для газораспределительных механизмов и формирует верхнюю часть камеры сгорания. Как правило устанавливается на блок цилиндров через прокладку и крепится при помощи болтов.

Головка блока цилиндров. Общий вид, 3D модель

Назначение головки блока цилиндров

Головка блока берет на себя обязанности по выполнению таких важных функций, как обеспечение базировки и размещения компонентов газораспределительного механизма, элементов подвода и отвода топлива, обеспечение газодинамических характеристик воздушного заряда, отвод из камеры сгорания продуктов горения, формирование камеры сгорания и обеспечение ее герметичности, отвод и подвод масла для компонентов газораспределительного механизма (ГРМ). Также головка блока цилиндров (ГБЦ) является важным элементом, благодаря, которому обеспечивается соответствие автомобиля экологическим стандартам по уровню выброса вредных веществ.

Устройство головки блока цилиндров. Конструкция.

Головка блока цилиндров в разрезе. Установка форсунки Чтобы понять принцип работы головки блок цилиндров необходимо знать её составляющие. Итак, в состав ГБЦ входят: седла клапанов, направляющие втулки, коромысло клапана, гидрокомпенсатор (иногда идет в составе с коромыслом), траверса (если есть необходимость открытия двух клапанов одновременно при наличие одной штанги на два клапана на шестнадцати клапанной головке блока), пружины для возврата клапанов в исходное положение, свечи зажигания (для бензиновых и газовых двигателей), топливные форсунки (преимущественно используются в дизельных двигателях), впускные клапана и выпускные клапана (обычно диаметр впускных клапанов больше, чем у выпускных, так как отверстие на головке блока должно иметь определенный диаметр, с целью обеспечения необходимых газодинамических характеристик воздушного заряда, для более полного сгорания воздушно-топливной смеси).

Схема ГБЦ

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

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

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

Принцип работы головки блока цилиндров.

Головка блока цилиндров. Вид снизу. Если кратко описать как работает головка блока цилиндров то получится, что она формирует камеру сгорания, подает камеру сгорания двигателя топливно-воздушную смесь и обеспечивает отвод отработавших газов. После запуска автомобиля для ГБЦ основными задачами является газораспределение и обеспечение герметичности газового стыка.

Принцип работы головки цилиндров заключается в следующем: распределительный вал толкает штангу, которая в свою очередь давит на гидрокомпенсатор и, соответственно, на коромысло. Коромысло давит на клапан, который открывается и в зависимости от назначения клапана либо топливно-воздушный заряд (или просто воздушный в дизельных двигателях) попадает в камеру сгорания, где происходит воспламенение от искры свечи зажигания, либо происходит выпуск отработавших газов в выпускной коллектор, после чего пружина клапана возвращает клапан на место и цикл повторяется снова. В дизельном двигателе, где происходит воспламенение от сжатия, важными параметрами здесь является синхронизация открытия впускного клапана и впрыска топлива форсункой.

Также, безусловно, важным параметром может стать герметичность газового стыка в соединении головки блока цилиндров с блоком цилиндров, так как при нарушение герметичности может привести к ряду проблем, таких как неполное сгорание топлива, повышенный шум, затрудненный запуск двигателя. В таких случаях необходима замена прокладки головки блока цилиндров. Прокладку нельзя использовать несколько раз, так как при повторной затяжке головки блока, установленный момент затяжки не обеспечивает стопроцентную герметичность. Затяжку следует производить от центральных болтов к крайним.

Также замена прокладки ГБЦ должна производится в стерильных условиях, дабы исключить попадания пыли, стружки и т.п. в камеру сгорания. Если при ремонте вы задумались о замене ГБЦ, то многие эксперты рекомендуют купить головку блока цилиндров в сборе, так как сборка компонентов разных производителей не гарантирует безпроблемную работу. Так вкратце описан принцип работы одной из основных деталей двигателя, также предлагаем узнать как работает ретардер и раздатка.

Основные проблемы головки блока цилиндров. Последствия и причины нарушения работоспособности.

Выпадение седла впускного клапана в процессе эксплуатации.

Последствия — Разрушение головки блока цилиндров, элементов ГРМ и ЦПГ, как следствие — отказ двигателя.

Причины — Нарушение позиционирования седел в головке блока цилиндров, так как не выдержан диаметр посадочного места.

Нарушение герметичности посадки впускных и выпускных клапанов на фаску седел

Снижение параметров компрессии, затрудненный запуск двигателя, потеря мощности

Нарушение формирования герметичности направляющих поверхностей седла клапана, так как не выдержаны геометрические параметры стенки посадочного места под седло относительно оси отверстий под клапаны

Нарушение герметичности в соединении седел с головкой блока цилиндров

Нарушение теплоотвода, разрушение элементов ГРМ и ЦПГ, как следствие отказ двигателя

Неплотная посадка седел в головке блока цилиндров, не выдержаны шероховатость стенок и торца отверстия под седло клапана, параметры перпендикулярности и биения относительно торца отверстия под седло клапана

Нарушение герметичности по прессовой посадке (в соединении с головкой блока цилиндров) направляющих втулок впускных и выпускных клапанов

Снижение параметров компрессии, затрудненный запуск двигателя, повышенный расход масла

Позиционирование отверстий под направляющие втулки клапанов не обеспечивает герметичности в соединение направляющих втулок с головкой блока цилиндров

Прорыв газов через уплотнение газового стыка (в соединении головка блока цилиндров — уплотнительная прокладка — блок цилиндров)

Нарушение рабочего процесса в цилиндре, как следствие нестабильная работа двигателя, потеря мощности, повышенный шум, нарушение требований правил ЕЭК ООН №51 и №49

Геометрия поверхности огневого днища головки блока цилиндров не обеспечивает герметичность по газовому стыку

Развитие неплоскостности днища ГБЦ под воздействием газовых сил при эксплуатации — минимальный коэффициент запаса прочности головки блока цилиндров не обеспечивает достаточной жесткости при удельной нагрузке от газовых сил

Недостаточная жесткость зон сопряжения с опорным буртом гильз блока цилиндров

Нарушение герметичности в соединении головка блока — уплотнительная прокладка — блок (по штанговым полостям и отверстиям слива масла)

Подтекание масла, нарушение требований правил ЕЭК ООН №49

Негерметичность уплотнения вследствие недостаточной жесткости (как следствие — деформации) головки цилиндров.

Нарушение герметичности в соединении головка — уплотнительная прокладка — выпускной коллектор

Не выдержан допуск плоскостности привалочной поверхности ГБЦ под уплотнительную прокладку выпускного коллектора

Чистота обработки поверхности под уплотнительную прокладку выпускного коллектора не обеспечивает герметичность стыка

Нарушение герметичности уплотнения в соединении клапанной крышки с головкой блока цилиндров

Повышенный расход моторного масла

Чистота обработки привалочной поверхности головки блока цилиндров под уплотнительную прокладку не обеспечивает герметичность в соединении

Недостаточное количество зон крепления клапанной крышки к головке блока цилиндров

Проблема — Неполное сгорание подаваемого форсункой топлива

Потеря мощности двигателя

Энергетические параметры впускного канала (момент вихря) не обеспечивают максимальное сгорание топлива.

Нарушение герметичности в соединении головки — уплотнительная прокладка — воздушный коллектор

Нарушение газодинамических характеристик — неполное сгорание топлива

Геометрические параметры привалочной поверхности головки блока под воздушный коллектор не обеспечивают герметичности в соединении с воздушным коллектором

Видео работы головки блока цилиндров

Устройство блока и головки блока цилиндров двигателя

Блок цилиндров (БЦ) и головка блока цилиндров (ГБЦ) двигателя являются основными частями любого ДВС. В них находятся механизмы и узлы, обеспечивающие работу мотора. При работе БЦ и ГБЦ подвергаются серьезным нагрузкам и перепадам температур, поэтому очень важны материалы и качество их изготовления. Также важным фактором является точность и степень механической обработки.

1. Блок цилиндров
2. Цилиндры и хонингование
3. Гильзы
4. Расточка и гильзовка блока цилиндров
5. Головка блока цилиндров
6. Клапанная крышка

Блок цилиндров

Блок цилиндров или шорт-блок является самой большой частью двигателя. Остальные элементы, так или иначе, крепятся к нему. В верхней части БЦ находятся колодцы цилиндров. Вокруг них выполнены полости для жидкостного охлаждения (рубашка охлаждения). В нижней части, которая называется картером, располагается коленчатый вал, к которому крепятся шатуны и поршни. То есть блок является местом расположения всего кривошипно-шатунного механизма. Также в нем выполнены каналы системы смазки.

Блок цилиндров двигателя V8

БЦ изготавливают цельной деталью при помощи литья. В качестве основного материала для изготовления служит чугун или алюминиевые сплавы. БЦ из алюминиевых сплавов значительно легче по весу, но проигрывает в прочности и цене. Чугун доступнее и прочнее.

Цилиндры и хонингование

Рабочие цилиндры могут быть выполнены непосредственно как часть блока, а могут применяться гильзы. На поверхность цилиндров наносится специальный никелькремниевый сплав – никасил. Это очень прочный материал, защищающий кольца поршня от трения. Поверхность полируется до зеркала, чтобы свести к минимуму трение в условиях ограниченного поступления масла.

Хон цилиндра

Для улучшения смазки внутренней поверхности цилиндров применяют хонингование. Хон наносится специальным инструментом с головкой и абразивными брусками. В итоге на поверхности образуется выгравированная сетка. В ее желобках лучше удерживается масло. На внутренних стенках с хоном образуется масляная пленка, в результате чего значительно снижается трение и повышается ресурс деталей. Повторное хонингование, как правило, делается во время расточки двигателя или замены гильз.

Гильзы

Гильзы применяются в блоках из алюминиевых сплавов, так как алюминий менее стоек к нагрузкам и тяжелым температурным режимам, в отличие от чугуна. Они бывают съемными и несъемными. Последние выполняются путем запрессовки в блок. Также гильзы делят на «мокрые» и «сухие». «Мокрыми» называют гильзы, которые непосредственно соприкасаются своими стенками с охлаждающей жидкостью в рубашке охлаждения блока. Таким образом, достигается лучшее охлаждение. «Мокрые» гильзы легко заменить. Часто их применяют на сельхозтехнике, тягачах и другом спецтранспорте.

Гильзы

«Сухие» гильзы чаще всего несъемные и запрессованы в тело цилиндра, что обеспечивает цельность и жесткость всего блока. Но «сухие» гильзы хуже отводят тепло, чем «мокрые».

Расточка и гильзовка блока цилиндров

После появления дефектов и выработки на стенках применяют расточку цилиндров. Со стенок снимается металл определенной толщины, а затем устанавливаются другие ремонтные поршни и кольца под новый размер. Число расточек ограничено, так как объем постепенно увеличивается, а прочность снижается.

После максимального числа расточек применяют гильзовку. Это сложный процесс, который можно сделать только при наличии специального оборудования. «Мокрые» гильзы поменять намного легче, даже в полевых условиях. Если установлены «сухие» гильзы или это монолитный чугунный блок, то он растачивается под новые гильзы, которые запрессовываются с высокой точностью. Сам блок нагревается до 150-200 градусов, а новая гильза охлаждается. Так достигается наиболее плотная и точная посадка.

Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров устанавливается сверху блока и является, по сути, крышкой, которая его закрывает. Для изготовления ГБЦ применяются в основном алюминиевые сплавы. Крепится головка к блоку с помощью шпилек или болтов, которые затягиваются динамометрическим ключом в строгой последовательности, как указано в руководстве по ремонту конкретного автомобиля.

Головка блока цилиндров

Камеры сгорания образуются путем плотного прилегания ГБЦ к БЦ. Чтобы отработавшие газы не проникали между головкой и блоком цилиндров, устанавливается уплотнительная прокладка. Она основана на асбестографитовой основе и способна выдерживать рабочую температуру и давление.

ГБЦ в сборе состоит из следующих элементов:

• корпус с камерами сгорания, патрубками, масляными и каналами системы охлаждения;
• газораспределительный механизм (впускные и выпускные клапаны, коромысла и толкатели);
• распределительные валы с приводом от коленвала;
• отверстия для свечей зажигания;
• впускные и выпускные коллекторы для подачи воздуха и отвода отработавших газов;
• прокладка ГБЦ.

На современных двигателях клапаны ГРМ и распредвал находятся именно в головке блока. Но раньше были моторы с нижним распредвалом. В V-образных двигателях на каждый ряд цилиндров устанавливается отдельная головка блока.

В передней части ГБЦ находится цепной или ременный привод газораспределительного механизма. По обеим сторонам на фланце крепятся впускной и выпускной коллекторы. Также рядом расположены патрубки для подвода охлаждающей жидкости.

Клапанная крышка

Клапанная крышка закрывает ГБЦ и газораспределительный механизм. Она крепится к головке с помощью болтов. Между головкой и крышкой также устанавливается прокладка для плотного и герметичного соединения. Это нужно, чтобы масло в процессе работы не вытекало наружу, а внутрь не попадали грязь и пыль. Также на крышке располагается маслозаливная горловина.

Клапанная крышка Chevrolet Lacetti

Ранее крышки изготавливались из стали, но на современных двигателях отдают предпочтения алюминиевым или пластиковым. Это снижает уровень шума, повышает надежность и доступность детали.

Блок цилиндров и головка блока цилиндров составляют основу двигателя. Многое зависит от материалов и качества их изготовления. При правильной эксплуатации и своевременном обслуживании они прослужат очень долго.