Головка блока цилиндров: назначение, принцип работы, возможные неполадки

Двигатели внутреннего сгорания устанавливаются на большинство отечественных или собранных за границей автомобилей. Силовые агрегаты постоянно дорабатываются, технические характеристики улучшаются. При этом конструктивное исполнение моторов остаётся прежним на протяжении многих лет. Одной из составных частей двигателя является головка блока цилиндров. Этот узел имеет определенные особенности и функционал.

Назначение головки блока цилиндров

В зависимости от марки и модели транспортного средства, конструктивное исполнение головки блоков цилиндров может отличаться. Данный узел закрывает цилиндры от механических воздействий сверху. Для обеспечения герметичности внутренней части силового агрегата между крышкой и блоком устанавливается обжимная прокладка.

Роль ГБЦ в составе силового агрегата:

1. В корпусе проложены каналы подачи топливной смеси, удаления отработанных газов. Там же располагаются элементы газораспределительного механизма.
2. Модуль отвечает за подачу, отвод отработанного масла от деталей газораспределительного механизма.
3. Узел обеспечивает герметичность камеры сгорания транспортного средства.
4. Внутри происходит создание нужных газодинамических характеристик воздушной смеси для камер сгорания.

Исправная ГБЦ – один из необходимых факторов соответствия транспортного средства экологическим нормам. Любые поломки или сбои в работе приводят к увеличению выбросов отработанных газов в атмосферу.

Устройство головки блока цилиндров. Конструкция

Меняются внешний вид, размеры, технические параметры комплектующих. Однако основные элементы головки блока цилиндров в сборе остаются неизменными:

• предусмотрены места для свечей зажигания или форсунок (в зависимости от типа двигателя транспортного средства);
• присутствует камера для сгорания топливной смеси, её размер и конфигурация зависят от особенностей мотора;
• стандартная схема включает места для установки элементов газораспределительного механизма (ГРМ);
• направляющие и сёдла клапанов обязательно входят в состав узла, вне зависимости от марки или модели авто;
• обязательными элементами модуля являются смазочные каналы и рубашка, по которой циркулирует охлаждающая жидкость.

В конструкцию входят и другие комплектующие. Крышка с горловиной для заливки смазочных жидкостей, клапаны, пружины, сухари, гидрокомпенсаторы, коромысла с винтами, болты ГБЦ и другие детали.

Материалы для производства

В процессе эксплуатации через головку проходят отработанные газы, разогретые до высокой температуры, а также топливная смесь. Поэтому к данному узлу предъявляются повышенные требования в плане надёжности и износостойкости. В качестве материалов для производства используются чугун или алюминий.

В первом случае масса узла достаточно большая. Жаростойкость, прочность на высоком уровне. На автомобили с дизельными моторами чаще всего устанавливают чугунные блоки. Недостаток – большой вес серого или легированного чугуна.

Лёгкий алюминий является хорошим проводником тепла. Такие моторы быстро остывают, отличаются мощностью и небольшим расходом топлива. Этот металл легко обрабатывается, ремонт требует меньших затрат по сравнению с чугунными элементами.

Соединение осуществляется через специальную прокладку. Данный элемент изготавливается из разных материалов. Стальные прокладки – классических вариант для однократной установки.

Асбестовые прокладки характеризуются устойчивостью к высоким температурам, упругостью. К недостаткам комплектующих из сочетания асбеста и стали относятся чувствительность к вибрациям, перепадам температуры.

Безасбестовые прокладки из композитных материалов дороже, отличаются упругостью и долговечностью. Выполнены из синтетического волокна и каучука, не боятся перепадов температуры. Единственный недостаток – высокая стоимость.

Схема ГБЦ

В зависимости от типа двигателя схема головки блока цилиндров может иметь разные варианты. Устанавливаемые модули отличаются габаритами, устройством, типом газораспределительного механизма, конструкцией камер сгорания.

По исполнению они делятся на следующие категории:

• Рядные двигатели комплектуются моноголовками. Такой тип модуля встречается на большинстве автомобилей. Недостаток – сложность конструкции.
• Моторы V-образного типа оснащаются общим модулем для каждого ряда цилиндров.
• Если на автомобиле установлен многоцилиндровый силовой агрегат, головки могут устанавливаться на каждый цилиндр. Такие модули характеризуются ремонтопригодностью, недорогие.
• Узлы индивидуальной конструкции.

Многоловками комплектуются силовые агрегаты с количеством цилиндров от 2 до 6. При большем числе цилиндров раздельные головки устанавливаются на каждый элемент. Моторы V-образной конструкции всегда имеют моноголовки на каждый ряд.

Камеры сгорания располагаются в головке полностью или частично. Для дизельных, бензиновых, газовых двигателей конструкция отличается. Порядок протяжки головки блока цилиндров определяется техническими регламентами на конкретную модель силового агрегата.

Принцип работы головки блока цилиндров

Порядок функционирования ГБЦ, установленных в автомобилях разных марок, одинаковый. Основной принцип работы – заполнение камеры сгорания топливной смесью, её воспламенение, последующий отвод отработанных газов в выхлопную систему автомобиля. Принцип взаимодействия элементов:

1. Расположенный на распредвале кулачок отвечает за выталкивание штанги через нижний наконечник.
2. От распредвала крутящий момент через гидрокомпенсатор в виде толкающего усилия передается на коромысло. В схеме передачи задействованы верхний наконечник и регулировочный винт.
3. Усилие от коромысла направляется на хвостовик клапана и перемещает его. Внутри камеры образуется круговая щель. Происходит впрыскивание топлива, его воспламенение искрой свечи.
4. Под действием давления поршень начинает движение, открывается выпускной клапан головки блока цилиндров, через который отработанные газы выталкиваются в выхлопную систему. Газы направляются в открытую щель, далее в патрубок и трубу.
5. Пружина возвращает выпускной клапан в седло. На этом цикл работы завершается. Многократным повторением этого обеспечивается работоспособность силового агрегата.
6. Для двигателей, работающих на дизельном топливе, воспламенение смеси осуществляется от резкого сжатия и увеличения давления. Точная настройка топливного насоса высокого давления обеспечивает правильную работу мотора. Обязательным условием является синхронизация момента впрыска смеси и движения клапана.

Основные проблемы головки блока цилиндров. Последствия и причины нарушения работоспособности

Неправильная затяжка головки блока цилиндров может привести к выходу двигателя из строя и последующему ремонту. В процессе эксплуатации авто могут возникать и другие проблемы в работоспособности головки, других составляющих мотора.

Элементы из алюминия или чугуна являются технически сложными. Частыми причинами обращения в сервисный центр являются:

• срыв резьбы, нарезанной в корпусе под свечи зажигания;
• выход из строя основных комплектующих – периодически ломаются клапаны, компенсаторы, пружины, рокеры;
• проблемы с целостностью прокладки – основная причина потери герметичности агрегата;
• ГБЦ «ведёт» при превышении эксплуатационной температуры двигателя, могут появиться трещины в корпусе;
• износ постелей распределительных валов;
• выпадение седла клапана на одном или нескольких цилиндрах.

Любая из указанных проблем требует скорейшего обращения в автомастерскую для сервисного обслуживания и ремонта. Существуют и другие причины выхода элемента из строя.

Проблемы с седлом впускного клапана

Нарушение позиционирования сёдел в головке приводит к её разрушению. Также выходят из строя газораспределительный механизм, ЦПГ. Для устранения проблемы требуется ремонт силового агрегата.

Потеря герметичности впускных и выпускных клапанов

Если нарушен порядок затяжки ГБЦ, не выдержаны геометрические параметры и прикладываемые усилия, нарушается герметичность впускных и выпускных клапанов. В результате снижается компрессия двигателя. Мотор теряет в мощности, наблюдаются трудности с запуском в любую погоду.

Потеря герметичности в местах соединения головки и седел

Причиной подобного дефекта часто становится неплотная посадка седла. Аналогичные проблемы наблюдаются при увеличении шероховатости стенок. Система отвода тепла от двигателя работает некачественно. Постепенно выходит из строя газораспределительный механизм. Мотор перестаёт запускаться и функционировать.

Потеря герметичности направляющих втулок

Если в местах соединения направляющих втулок с корпусом имеются зазоры, герметичность считается нарушенной. Последствия дефекта стандартные: падает компрессия в цилиндрах, увеличивается расход масла в двигателе. Запуск мотора с затруднениями.

Проблемы с уплотнительной прокладкой, прорыв выхлопных газов

При появлении дефектов прокладки головки блока цилиндров фиксируется прорыв выхлопных газов. Двигатель теряет мощность, увеличивается уровень шума.

Потери герметичности в соединениях и уплотнениях

В двигателях бензиновых и дизельных авто основные проблемы с головкой связаны с потерей герметичности уплотнений. Подобные дефекты фиксируются в следующих местах:

• в точке соединения с блоком по штанговым полостям, и отверстиям для слива смазки;
• в месте соединения головки с выпускным коллектором;
• на участке головка – клапан блока цилиндров;
• в точке соединения с воздушным коллектором.

Указанные неисправности вызывают увеличенный расход масла, потерю автомобилем мощности, некорректную работу силового агрегата.

Как выявить проблемы

Своевременная диагностика и техническое обслуживание позволяют продлить срок эксплуатации мотора. Для выполнения ремонтных работ требуется привлечение квалифицированных специалистов, оснащенных современным оборудованием. Определить поломки, связанные с герметичностью, выходом из строя элементов устройства ГБЦ, целостностью прокладки, можно по следующим признакам:

• при запуске мотора возникают трудности, двигатель функционирует нестабильно;
• выхлопные газы приобретают белесый оттенок;
• возрастает расход моторного масла, топлива, падает мощность;
• на стыках ГБЦ с блоком наблюдаются подтёки жидкости, тосола или масла.

Заключение

ГБЦ – один из обязательных элементов двигателя внутреннего сгорания. Отличия в типе, конструктивном исполнении, размерах не влияют на принцип работы. Симптомы поломок одинаковые для большинства агрегатов. Своевременное техническое обслуживание и профилактика позволяют увеличить срок эксплуатации узла, минимизировать риск внезапных поломок.