Что головка блока. Головка блока ВАЗ: холодная голова для горячего сердца

Данной статьей я расскажу вам, что такое ГБЦ (головка блоков цилиндров), из чего она состоит, где находится и как действует. Так же объясню, зачем необходим этот немаловажный для работы автомобиля узел.

Разберемся с определением.

Итак, головка блоков цилиндров (ГБЦ) – это крышка, которая закрывает блок цилиндров от любых внешних негативных влияний. Она представляет собой деталь сложной формы, изготовленную, как правило, из алюминиевого сплава или легированного чугуна способом точечного литья. После прохождения этапа литья, чтобы избавится от остаточного напряжения, возникшего на предыдущем этапе, ее подвергают искусственному старению с помощью механической обработки.

Внутренняя поверхность ГБЦ при этом представляет собой идеально гладкую поверхность, что указывает на высокую значимость данного узла. Чтобы более надежно соединить ГБЦ с блоком цилиндров, ее нижнюю часть производят немного расширенной.

Конструктивные особенности ГБЦ.

Головка блоков цилиндров современных авто имеют сложную конструкцию и включают очень большое количество различных деталей (клапана газораспределения, привод свечей зажигания, форсунки и т.д.). Также сюда устанавливаются – выпускные и впускные клапана, камера сгорания топлива, распределительный вал и многое другое. На автомобили с однорядными двигателями устанавливают общую ГБЦ, а на многорядные двигатели — W-образные, где на каждый ряд цилиндров устанавливают отдельную головку.

Строение и основные функции, которые выполняет головка блоков цилиндров в период работы.

Крышка ГБЦ (на которой находится маслоналивное отверстие) – на нее возлагается функция защиты блока цилиндров от негативных воздействий и засорения.
Резиновый уплотнитель (прокладка головки блока цилиндров) — используется при креплении крышки ГБЦ и выполняет функцию уплотнителя в местах крепления крышки к блоку цилиндров. Прокладка предназначена для однократного использования, поэтому не стоит экономить на ее замене при ремонте или обслуживании данного узла.
Камеры для сгорания топлива.
Расположенные на корпусе головки резьбовые отверстия, предназначенные для форсунок или свечей зажигания.
Полость для распредвала и натяжителя цепи – расположена в передней части ГБЦ.

Место в верхней части ГБЦ отведено для клапанных пружин и втулок, опорных шайб и корпусов подшипников распредвала, а также в корпусе имеются отверстия для установки впускного и выпускного коллекторов. Есть в ГБЦ и место для ГРМ (газораспределительного механизма).

При несвоевременном или неправильном обслуживании головки блока цилиндров могут возникнуть серьезные поломки в связи с большим количеством различных узлов и механизмов, находящихся в непосредственном взаимодействии друг с другом, что в свою очередь приведет к весьма дорогому ремонту, читаем . Это связано с тем, что для разборки или даже для частичного ремонта одного из узлов практически всегда необходимо снимать головку, а этот процесс весьма трудоёмкий.

При установке ГБЦ обратно необходимо соблюдать определённую последовательность и четкий момент затяжки, которые определяет завод изготовитель данного автомобиля, подробнее в статье . Если пренебречь этими правилами и недожать до необходимого момента – можно испортить прокладку, потерять масло и охлаждающую жидкость, и как результат — поломка. В худшем варианте охлаждающая жидкость попадет в масло, и дальше в цилиндр, что приведет к поломке гильзы цилиндра. Слишком большое усилие — приведет к порче мягкого корпуса головки, что потребует его восстановления. Поэтому советуем вам производить ремонт не своими силами, а прибегая к помощи квалифицированных специалистов.

Головка блока цилиндров - верхняя часть двигателя, располагающаяся над . В зависимости от конструкции двигателя она может выполнять разное число функций: в типовых современных двигателях она закрывает верхние части цилиндров, формируя камеру сгорания, а также содержит в себе каналы для масла и охлаждающей жидкости и основную часть - (один или два), впускные и выпускные , впускные и выпускные каналы, а во многих случаях - и топливные форсунки. В некоторых случаях ГБЦ не просто формирует верхнюю крышку камеры сгорания, но также имеет свою часть этой камеры или специальные камеры впрыска - или .

Поскольку в камере сгорания при работе двигателя создается большое давление, головка блока цилиндров должна быть плотно притянута к блоку цилиндров. Для обеспечения герметичности их соединения между ними устанавливается прокладка ГБЦ, а головка по всей длине равномерно крепится к блоку большим количеством болтов.

Материал изготовления ГБЦ может быть различным: современные головки в большинстве своем изготавливаются из алюминия, но существуют и стальные, и чугунные ГБЦ. Основные преимущества алюминия - меньший вес и хорошее теплораспределение, однако алюминиевые головки несколько уступают стальным и чугунным по прочности и надежности.

ГБЦ современного мотора, в которой располагается клапанный механизм, сверху прикрыта специальной . Клапанная крышка прикрывает клапанный механизм, а съемной она сделана для обеспечения доступа к клапанному механизму для его ремонта и обслуживания - например, для так называемой регулировки клапанов, когда регулируется величина зазора между кулачком распредвала и приводом клапана. Как и поверхность между ГБЦ и блоком цилиндров, поверхность на стыке ГБЦ и клапанной крышки уплотняется специальной прокладкой.

Сколько ГБЦ может быть у двигателя?

Число головок блока цилиндров может быть различным в зависимости от двигателя. К примеру, моторы имеют одну ГБЦ, тоже обходятся одной головкой, а вот , и моторы в силу своей конструкции обязательно предполагают наличие двух головок блока цилиндров. Причины ясны: в них цилиндры (и в них) расположены под углом друг к другу, и верхние части камер сгорания значительно удалены друг от друга (в оппозитах - буквально на противоположную сторону мотора), поэтому каждая из групп цилиндров имеет свою ГБЦ.

Более экзотичные варианты - это радиальные моторы и тяжелая техника. В радиальных моторах - таких, где цилиндры отходят в стороны от , образуя «звезду» - число ГБЦ соответствует числу цилиндров, то есть, у каждого цилиндра имеется своя индивидуальная головка. Звездообразные двигатели широко использовались в авиации - такой можно увидеть на самолетах с носовым пропеллером.

Схема с индивидуальными головками блока для каждого цилиндра также применяется в моторах огромного объема для тяжелой техники - например, гигантских дизелей, используемых в судостроении, карьерных грузовиках, железнодорожных локомотивах и так далее. Такие двигатели, как правило, имеют обычную рядную компоновку, но использование индивидуальных ГБЦ для каждого цилиндра оправдано с точки зрения ремонта и обслуживания: для проведения этих работ гораздо проще и дешевле снять одну головку меньшего размера, нежели демонтировать огромную общую ГБЦ целиком. Кроме того, такая схема позволяет строить двигатели с разным числом цилиндров (и, соответственно, рабочим объемом и мощностью), не меняя конструкцию ГБЦ.

Тюнинг ГБЦ

Поскольку головка блока цилиндров современного мотора имеет множество функциональных ролей, содержа в себе ГРМ, часть впускного и тракта, часть системы впрыска и , она зачастую подвергается тюнингу.

Основные доработки самой ГБЦ обычно касаются оптимизации диаметра, формы и поверхности каналов, особенно впускных. Правильная форма канала минимизирует завихрения и улучшает наполняемость цилиндра, а увеличение диаметра канала позволяет увеличить объем подаваемого воздуха или топливовоздушной смеси. Однако стоит понимать, что в случае увеличения диаметра впускного канала при неизменности остальных параметров мотора падает скорость потока, что негативно сказывается на наполняемости цилиндра и характеристиках мотора на низких и средних оборотах. Таким образом, увеличение диаметра впускного канала должно сопровождаться увеличением объема подаваемого воздуха (к примеру, за счет повышения давления наддува турбины).

Еще одна характеристика мотора, которую можно изменись за счет доработки ГБЦ - это . Поскольку ГБЦ является верхней частью камеры сгорания, сточив ее нижнюю часть, можно уменьшить объем камеры сгорания и увеличить тем самым степень сжатия в цилиндре. Подобные методики применяются, к примеру, для адаптации старых моторов с низкой степенью сжатия, рассчитанных на применение бензина (АИ-80, АИ-76 и ниже), к наиболее распространенному сегодня АИ-92.

Конструкции ГБЦ в зависимости от типа конструкции двигателя

Как было сказано в начале, конструкция ГБЦ может различаться в зависимости от конструкции мотора, на котором она установлена. Простейшие ГБЦ на моторах типа Flathead представляют собой металлическую пластину с резьбовыми отверстиями для установки свечей зажигания. Однако по мере совершенствования ДВС возникла необходимость переноса распределительного вала и клапанного механизма в головку блока цилиндров, и в результате большинство современных моторов имеет именно такую конструкцию. Впрочем, верхнеклапанные нижневальные моторы большого объема до сих пор встречаются в американских автомобилях. Мы рассмотрим различные конструкции ГБЦ в зависимости от конструкции двигателя.

ГБЦ нижнеклапанного нижневального двигателя

Конструкция двигателя предполагает расположение распредвала в блоке цилиндров, неподалеку от коленвала, и привод первого от второго при помощи шестерней. Клапаны при этом приводятся от распредвала толкателями и расположены тарелками вверх, а впуск и выпуск подходят к цилиндру сбоку (отсюда и одно из англоязычных названий таких моторов - side-valve engine, что значит «двигатель с боковым расположением клапанов»).

Таким образом, и , и расположены в блоке (и рядом с ним), а в верхней части цилиндра могла располагаться только свеча зажигания. Соответственно, и ГБЦ такого мотора была простейшей пластиной (к этому нас отсылает другое англоязычное название таких моторов - Flathead, то есть «плоскоголовые»), в которой при необходимости имелись резьбовые отверстия для установки свечей зажигания.

Следующей ступенью развития нижневальных моторов стали двигатели со смешанным расположением клапанов: в них впускные клапаны с приводом перенесли наверх, в головку блока цилиндров, а выпускные оставили без изменения. Такая конструкция получила название F-head, так как поршень и клапаны отчасти напоминали по расположению букву F. Привод впускных клапанов осуществлялся через качающиеся коромысла. Таким образом, конструкция ГБЦ усложнилась: вместо простой пластины она стала представлять собой плиту с механизмом привода впускных клапанов и, как и ранее, разъемом под установку свечей зажигания.

ГБЦ верхнеклапанного нижневального двигателя

Следующим этапом развития моторов после нижнеклапанных нижневальных стали : то есть, распредвал в них, как и ранее, располагался в блоке цилиндров, приводясь от коленвала шестеренчатым механизмом, а вот клапаны перебрались наверх, в головку блока цилиндров. Разумеется, это повлекло заметное усложнение ее конструкции - из пластины с отверстиями под свечи зажигания она превратилась в полноценный блок с каналами для смазки и охлаждения, а также впускными и выпускными каналами, по которым подавалась топливовоздушная смесь и отводились отработавшие газы.

Поскольку привод клапанов от распредвала осуществлялся через штанги-толкатели и коромысла, то конструкция ГБЦ такого мотора предполагала расположение этих коромысел и собственно клапанного механизма внутри нее.

ГБЦ верхнеклапанного верхневального двигателя

Головка блока цилиндров современного двигателя в подавляющем большинстве случаев выглядит именно так: в схеме и распредвал, и клапанный механизм находятся в ГБЦ. Эта схема является наиболее современной и может иметь несколько вариантов реализации.
В самых простых вариантах ГБЦ помимо каналов впуска-выпуска, смазки и охлаждающей жидкости содержит в себе один распределительный вал и по два клапана на каждый цилиндр. Привод клапанов, в свою очередь, тоже может быть разным - напрямую от распредвала либо через коромысла-толкатели или гидрокомпенсаторы, которые регулируют зазор между кулачком распредвала и головкой клапана.

Более продвинутые варианты ГБЦ предполагают наличие , а также наличие , один из которых управляет впускными клапанами, а другой - выпускными. Однако, несмотря на это увеличение числа рабочих элементов, функционал и принципиальное устройство ГБЦ остается тем же.

KnowCar - понятная энциклопедия по устройству автомобилей, где сложное описано простым языком, с иллюстрациями и видео, а статьи рассортированы по разделам. Энциклопедия в процессе наполнения. Если есть вопросы или предложения, свяжитесь с командой. Все контактные данные - внизу сайта.

Двигатель автомобиля - это довольно сложный и технологичный агрегат, состоящий из многих узлов, каждый из которых выполняет свои узкие функции, в сумме приводящие к преобразованию энергии процесса сгорания топлива в механическую энергию, способную тем или иным способом приводить автомобиль в движение. Другими словами, чтобы топливо, залитое в бак, превратилось в движение, необходимо задействовать массу механизмов, агрегатов и узлов, о которых должен знать каждый, кто считает себя автомобилистом.

На фото ГБЦ — самый важный из автомобильных узлов

Мы не станем глубоко вникать в процесс работы двигателя внутреннего сгорания ДВС, как его еще называют. КПП, ГБЦ, АБС, ГРМ - все, кто слышит эти аббревиатуры впервые, могут слегка потеряться, потому что сокращенных названий узлов, агрегатов и процессов, связанных с автомобилем, множество, а расшифровка всегда одна.

ГБЦ - это головка блока цилиндров, важнейший из узлов автомобиля, отвечающий за контроль над процессом сгорания топлива в двигателе и отводом отработавших газов. Попробуем разобраться более детально в этом вопросе, ровно настолько, насколько это возможно, чтобы не переходить на конкретные модели, иначе эта тема рискует стать бесконечной.

Конструкция головки блока цилиндров и ее основные детали

Головка блока цилиндров закрывает цилиндры сверху. Она крепится к блоку мощными болтами или шпильками. Поскольку площадь у посадочной плоскости головки довольно велика, то, чтобы избежать деформации при креплении к блоку, каждое резьбовое соединение затягивается в определенной последовательности и с определенным моментом усилия. Последовательность и момент затяжки болтов или гаек определяется для каждого двигателя индивидуально, поскольку конструктивные решения ГБЦ может иметь разные.

Видеоролик о головке блока цилиндров

Раньше головки отливались исключительно из чугуна, теперь же на смену ему пришли легкие алюминиевые сплавы. В полной мере отказаться от чугунных головок получается не всегда. Это связано с тем, что головки двигателей, работающих в тяжелых температурных режимах, могут подвергаться термоусадке и деформации, а чугун способен противостоять этому лучше. Тем не менее, с приходом новых материалов и развитием металлургии, чугун потихоньку отходит на покой.

В рядных двигателях головка имеет общий корпус для всех цилиндров, а в моторах с V-образным расположением цилиндров для каждого ряда предусмотрена своя головка. Для максимального уплотнения в месте прилегания ГБЦ к блоку цилиндров используется прокладка непростой конструкции. Она выполнена из армированного асбеста, способного выдерживать высокие температуры и высокое давление, обеспечивая при этом герметичность каналов системы охлаждения, маслопровода, и в первую очередь, герметичность камеры сгорания.

Таким образом, можно выделить основные механизмы и детали головки блока цилиндров:

Картер, или корпус головки блока, в котором размещены все механизмы, каналы системы охлаждения, маслопровод и камера сгорания.
Отверстия с резьбой или посадочной плоскостью для монтажа свечей зажигания или форсунок.
Прокладка головки блока.
Камера сгорания, в которой происходит воспламенение рабочей смеси.
Газораспределительный механизм.
Привод газораспределительного механизма.
Посадочные плоскости и резьбовые крепления для впускного и выпускного коллектора.

К несъемным деталям головки блока относят седла клапанов, которые необходимы для обеспечения герметичности газораспределительного механизма (ГРМ) и направляющие втулки клапанов. Эти детали впрессовываются в картер головки блока «на горячую», и подлежат замене только при использовании специального инструмента и термического оборудования. В гаражных условиях не рекомендуется проводить замену седел клапанов и направляющих втулок, поскольку вследствие неравномерного прогрева головки она может изменить свою геометрию, нарушится плоскость прилегания к блоку цилиндров, и ГБЦ придет в негодность или же будут необходимы серьезные восстановительные работы.

Ремонт и обслуживание головки блока цилиндров

Все узлы и агрегаты автомобиля нуждаются в обслуживании, диагностике, а иногда и ремонте. Головка блока - не исключение. В первую очередь, повышенного внимания требуют те детали, которые нагружены больше всего. Это детали газораспределительного механизма - клапана, сальники клапанов, сальники распредвала, прокладка головки блока. На износ деталей и правильную работу ГБЦ влияют множество факторов, но основные из них касаются обслуживания и диагностики.

Затяжка гаек без соблюдения момента усилия, который контролируется динамометрическим ключом, нарушение порядка затяжки болтов или гаек крепления головки - все это может привести к короблению корпуса головки, что ведет к выходу двигателя из строя. Есть целый ряд операций, предполагающих демонтаж головки блока - расточка цилиндров, опрессовка седел клапанов и втулок клапанов, замена самих клапанов или ремонт, доработка и шлифовка седел, шлифовка привалочной плоскости головки, и много других операций, предполагающих ее демонтаж.

При наличии определенного опыта и знаний все эти работы можно провести самостоятельно в гаражных условиях и своими руками, за исключением тех работ, при выполнении которых необходимо иметь высокоточное оборудование. Самым же основным инструментом при ремонте и обслуживании ГБЦ является понимание процесса ее работы и знание конструкции. Без знаний даже самый совершенный инструмент не имеет никакого смысла.

Новости
Практикум

Запрет на ручные радары ГИБДД: в некоторых регионах он снят

Напомним, что запрет ручных радаров для фиксации нарушений ПДД (модели «Сокол-Виза», «Беркут-Виза», «Визир», «Визир-2М», «Бинар» и др.) появился после письма главы МВД Владимира Колокольцева о необходимости борьбы с коррупцией в рядах сотрудников ГИБДД. Запрет начал действовать 10 июля 2016 года во многих регионах страны. Впрочем, в Татарстане инспекторы ДПС, ...

В России резко вырос спрос на Майбахи

В России продолжают расти продажи новых люксовых автомобилей. Согласно результатам исследования, проведенного агентством «Автостат», по итогам семи месяцев 2016 года рынок таких машин составил 787 единиц, что сразу на 22,6% больше, чем за аналогичный период прошлого года (642 шт.). Лидером этого рынка является Mercedes-Maybach S-класса: на этот...

Из Москвы в Лондон за 2,5 часа: это может стать реальностью

Новая линия высокотехнологичного транспорта между столицами России и Соединенного Королевства может появиться в течение 15 лет. Об этом владелец группы «Сумма» Зиявудин Магомедов рассказал в интервью Financial Times. Как считает Магомедов, добраться из Москвы в Лондон благодаря новой транспортной системе можно будет за 2,5 часа. Он также...

Культовый внедорожник Toyota канет в Лету

Полное прекращение выпуска автомобиля, который до сих пор выпускался для рынков Австралии и стран Ближнего Востока, запланировано на август 2016 года, сообщает издание Motoring. Впервые серийный Toyota FJ Cruiser был показал в 2005 году на Международном автосалоне в Нью-Йорке. С момента начала продаж и до сегодняшнего момента автомобиль оснащался четырехлитровым бензиновым...

Отзыв Volkswagen Touareg добрался до России

Как сказано в официальном сообщении Росстандарта, причиной отзыва послужила вероятность ослабления фиксации стопорного кольца на опорном кронштейне педального механизма. Ранее компания Volkswagen объявила об отзыве 391 тысячи «Туарегов» по всему миру по той же причине. Как поясняет Росстандарт, в рамках отзывной кампании в России на всех автомобилях будет...

Минпромторг: госпрограммы дают половину спроса на новые машины

Напомним, что сейчас на территории России действуют программы обновления парка, а также льготных автокредитования и лизинг. С помощью этого комплекса поддержки отечественного автопрома по состоянию на 28 августа 2016 года было реализовано 435 308 новых автомобилей всех типов, сообщает «Автостат» со ссылкой на пресс-службу Минпромторга. Отметим, что, согласно вчерашнему докладу...

У Ford Transit на двери не оказалось важной заглушки

Отзыв касается лишь 24 микроавтобусов Ford Transit, которые дилеры марки продали с ноября 2014-го по август 2016-го. Как сообщает сайт Росстандарта, на этих машинах сдвижная дверь оснащена так называемой «детской блокировкой», однако отверстие соответствующего механизма не было прикрыто заглушкой. Оказывается, это является нарушением действующего...

Lotus выпустит кроссовер

Lotus выпустит кроссовер

Вообще-то первый кроссовер Lotus должен был появиться ещё несколько лет назад. В 2006 году на Женевском автосалоне был представлен концептуальный кроссовер Lotus APX (на фото), который через пару лет должен был перевоплотиться в серийную модель. Ещё через год была представлена его электрифицированная версия, но финансовые проблемы у малазийской компании...

В Петербурге угнали автомобиль без двигателя и крыши

По данным издания «Фонтанка.ру», в полицию обратился бизнесмен, который и рассказал, что из двора его дома на проспекте Энергетиков похитили зелёную ГАЗ М-20 «Победа», которая была выпущена еще в 1957 году и имела советские номера. По словам потерпевшего, машина вообще не имела мотора с крышей и предназначалась для реставрации. Кому потребовался автомобиль...

Названы регионы России с самыми старыми автомобилями

При этом самый молодой автопарк числится в Республике Татарстан (средний возраст - 9,3 года), а самый старый - в Камчатском крае (20,9 года). Такие данные в своем исследовании приводит аналитическое агентство «Автостат». Как оказалось, помимо Татарстана, лишь в двух российских регионах средний возраст легковых автомобилей менее...

Самых дорогостоящие машины в мире

Безусловно, любой человек хотя бы один раз задавался вопросом, какая же самая дорогая машина в мире. И даже не получив ответа, мог только вообразить себе, что же представляет собой самый дорогой автомобиль в мире. Возможно, некоторые думают, что это мощный, ...

Рейтинг самых дорогих автомобилей

На протяжении всей истории автомобилестроения конструкторы из общей массы серийных моделей всегда любили выделить несколько уникальных по характеристикам и возможностям. В нынешнее время такой подход к конструированию автомобилей сохранился. И по сей день многие мировые автогиганты и небольшие компании стремятся, ...

Самая дешевая машина в мире – ТОП-52018-2019года

Кризисы и финансовая ситуация не слишком располагают для покупки нового автомобиля, тем более в 2017 году. Только ездить приходится всем, а покупать автомобиль на вторичном рынке готов не каждый. На то есть индивидуальные причины - кому происхождение не позволяет ездить...

Рейтинг самых продаваемых автомобилей 2018-2019 модельного года

Со времен первого парового движущегося устройства Кагнотона, созданного в 1769 году, автомобилестроение шагнуло далеко вперед. Разнообразие марок и моделей в настоявшее время поражает воображение. Техническое оснащение и дизайн удовлетворят потребности любого из покупателей. Покупаемость той или иной марки, самый точный...

Шикарные автомобили звёзд

Шикарные автомобили звёзд

Машины знаменитостей должны соответствовать их звездному статусу. Приехать на чем-то скромном и общедоступном им попросту нельзя. Их средство передвижения должно соответствовать их популярности. Чем популярнее человек, тем изысканнее должен быть автомобиль. Звезды, популярные в мировом масштабе Начнем этот обзор со...

КАК обменять свои автомобиль на новый, как обменять машину.

Совет 1: Как обменять свои автомобиль на новый Мечта многих автолюбителей — приехать в салон на старом автомобиле, а уехать на новом! Мечты становятся явью. Все больше оборотов набирает услуга обмена старого автомобиля на новый — trade in. Вам не...

Обзор пикапов – три «бизона»: Форд Рейнджер, Фольксваген Амарок и Ниссан Навара

Что только люди не придумают, чтобы ощутить незабываемую минуту азарта от езды на своём автомобиле. Сегодня мы познакомим вас с тест-драйв пикапов не простым способом, а соединив его с воздухоплаванием. Нашей целью было обследовать характеристики таких моделей, как Ford Ranger, ...

Автомобили для настоящих мужчин

Какой автомобиль способен вызвать у мужчины чувство превосходства и гордости. На этот вопрос попытался дать ответ один из самых титулованных печатных изданий финансово-экономический журнал Forbes. Данное печатное издание пыталось определить самый мужской автомобиль по рейтингу их продаж. По мнению редакции, ...

Самые покупаемые машины в 2018-2019 году в России

Как выбрать новый автомобиль? Кроме вкусовых предпочтений и технических характеристик будущего автомобиля, вам может помочь список или рейтинг самых продающихся и популярных автомобилей в России в 2016–2017 году. Если автомобиль пользуется спросом, значит, он заслуживает вашего внимания. Очевидный факт россияне...

Обсуждение
Вконтакте

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:

Поставить автомобиль на ровную площадку, зафиксировать с помощью ручного тормоза, рычаг переключения передач установить в нейтральное положение;
Отсоединить от аккумулятора провод «массы» (минусовой);
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);
Слить из двигателя охлаждающую жидкость;
Отсоединить все подключенные к ГБЦ провода — бронепровода свечей зажигания, провода датчиков, клеммы подключения «массы» и т.д.;
Отсоединить от ГБЦ патрубки системы охлаждения, топливопроводный шланг и иные трубки;
На некоторых моделях — открутить трамблер, генератор и другие детали;
Освободить карбюратор или дроссельный узел от патрубков, проводов, тросов и других деталей;
Открутить от выпускного коллектора приемную трубу глушителя;
С помощью специального инструмента демонтировать шестерни, натяжные ролики и другие детали привода ГРМ;
Снять крышку ГБЦ;
Открутить десять болтов крепления головки к блоку;
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