Что такое голова двигателя что входит

Что собой представляет головка блока цилиндров?

Для начала определим, что такое ГБЦ. Каждый двигатель включает в себя следующие элементы:

цилиндры, где взрывается смесь паров топлива с воздухом;
поршни, которые передают энергию взрыва дальше, а заодно и сжимают её перед воспламенением;
коленвал – деталь особой формы, превращающая движение поршней во вращение.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Для простоты обслуживания во всех двигателях цилиндры с находящимися внутри поршнями объединяются в блоки. Такое объединение используется во всех моторах, где число цилиндров больше одного. В основном сейчас в автомобилях используются блоки на 4 цилиндра, поэтому далее мы будем рассматривать именно их. Кроме того, для простоты мы будем описывать ГБЦ рядного двигателя: в нём только одна головка. У V-образных моторов их две, но в целом конструкция каждой из них такая же, как в рядном.

Блок цилиндров – это основная часть двигателя. Обычно он делается единой литой деталью из чугуна или алюминиевого сплава. Снизу он закрывается картером – а вот сверху его как раз и закрывает головка блока. Она крепится к блоку и подобно крышке накрывает его сверху.

Правила эксплуатации, возможные неисправности и проблемы

ГБЦ — достаточно уязвимый функциональный узел, подверженный воздействию комплекса негативных факторов. Поэтому не исключены и вполне вероятны:

Срыв резьбовых соединений (под свечи или шпильки), трещины с внешней стороны корпуса. Трещины образуются вследствие неграмотной затяжки креплений, а дефекты резьбы чаще всего оказываются скрытым заводским браком.
Искривления плоскости стыка, коррозия поверхности и ослабление креплений. Возникают из-за длительной работы, перегрева двигателя, некачественной охлаждающей жидкости.
Образование межседельных трещин и выпадение клапанных сёдел. Причины — низкокачественное горючее, истекающий ресурс оборудования, плохо отрегулированное зажигание.
Износ группы толкателей и распределительного вала.
Отказ клапанных направляющих втулок. Причина — значительный пробег, некондиционная смазка.

В случае прорыва газов головку чаще всего фрезеруют. При срыве свечной резьбы устанавливают «ввёртыш», система креплений подлежит замене.

Распространение межседельных трещин способствует утечке отработанных газов в охлаждающую рубашку и заклиниванию поршней. В этом случае головку можно заменить; по крайней мере, трещины допускается заварить с соблюдением технологии.

Падение масляного давления свидетельствует о проблемах с распределительным валом. Диаметр постелей распредвала восстанавливают посредством вставки дюралюминиевых либо латунных втулок (как правило, в качестве развёртки применяется прежний распредвал с фрезерными зубцами).

Кроме того, делают ремонт невозможным значительная коррозия, а также повреждения от детонации. Выпавшее седло путём охлаждения в парах жидкого азота меняют на новое, либо на аналогичное, высверленное с другой головки.

Техобслуживание и диагностика ГБЦ

Соблюдение температурного режима и своевременное проведение сервисных регламентных мероприятий обеспечит бесперебойную работу головки блока цилиндров на протяжении всего срока службы двигателя. Основные операции по обслуживанию головки блока цилиндров связаны с газораспределительным механизмом, подверженным наибольшим механическим и тепловым нагрузкам.

Следует упомянуть о:

нормальном функционировании клапанов;
контроле эластичности сальников клапана;
сальниках шкивов распредвала;
и, самое важное, целостности прокладки ГБЦ.

Повреждения прокладки головки блока цилиндров – самая распространенная неисправность. Она может прогореть, и тогда в ней появляются каналы, по которым жидкости и газы начинают перемешиваться. Например, охлаждающая жидкость может попадать в камеру сгорания.

Диагностировать такую неисправность можно по беловатому цвету выхлопных газов. Если есть сомнения, то надо выкрутить свечи зажигания и внимательно их рассмотреть. Одна из них (в том цилиндре, где появилась течь) будет отличаться цветом и состоянием электродов от остальных.

Еще бывает, что масло попадает в антифриз. При этом последний теряет свои свойства, и мотор начинает перегреваться. Охлаждающая жидкость бурлит, меняет цвет, начинает выдавливаться через пробку расширительного бачка или радиатора. Если же тосол попадает в масло, то оно пенится, на поверхности образуется эмульсия, при этом смазывающие свойства значительно ухудшаются.

Ранняя диагностика и ремонт в начале проявления неисправности существенно продлят жизнь головке блока цилиндров

После ремонта особое внимание обратите на порядок и момент затяжки болтов ГБЦ. Подробно процесс описан в руководстве по ремонту.

В некоторых случаях ремонт возможен только после демонтажа головки. Рассмотрим их подробнее:

расточка и хонингование цилиндров;
замена направляющих втулок клапанов и их седел;
замена клапанов или притирка рабочих фасок к седлам;
проточка или шлифовка седел;
проточка привалочных плоскостей ГБЦ;
замена пробитой прокладки ГБЦ;
заваривание микротрещин и дефектов в корпусе головки блока цилиндров.

Большинство ремонтных работ, связанных с головкой блока цилиндров, требует высокой квалификации мастера и специализированного инструмента. Поэтому тщательно взвесьте все за и против, прежде чем самостоятельно браться за сложные операции.

В некоторых случаях ошибка может стать фатальной, и придется покупать новую ГБЦ. Самая трудоемкая операция связана с демонтажем изношенных направляющих втулок и запрессовкой новых.

Перед выполнением операции головка должна быть нагрета до определенной температуры. Превышение температурного порога чревато ее короблением и выходом из строя. Особенно это касается силуминовых ГБЦ.

Направляющие втулки, наоборот, должны быть глубоко охлаждены. Тепловая деформация металла позволяет смонтировать их в посадочные места, а после выравнивания температур появляется требуемый натяг детали.

Гораздо проще выполнить операцию замены втулок (подшипников скольжения) шкива маслонасоса. По крайней мере, здесь не надо создавать специальный температурный режим сопрягаемых деталей.

Каким нагрузкам подвергается ГБЦ во время работы двигателя?

Во время работы мотора головка подвергается следующим нагрузкам:

Большой разнице температур;
Давлению отработанных газов;
Серьезным механическим воздействиям.

Во время сгорания топлива в разных участках головки перепады температур могут достигать до нескольких сотен градусов. Например, в районе камеры сгорания разогрев металла может быть около 300 градусов. Там же, где находятся каналы системы охлаждения, температура будет находиться в районе 90-95 градусов.

То же самое можно сказать и о давлении газов, образующихся при сгорании топлива. Неравномерные нагрузки, воздействующие на разные части ГБЦ, могут приводить к деформации металла. Чтобы предотвратить подобный исход к ГБЦ предъявляют особые требования, в частности:

Высокая прочность конструкции;
Длительный срок службы;
Строго выверенные размеры камеры сгорания и каналов;
Хорошая герметизация газовых стыков;
Простота конструкции, позволяющая осуществлять необходимый ремонт;
Минимальная масса и размеры.

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.

Конструкция ГБЦ

Головка блока цилиндров имеет очень сложную конструкцию. В ней находятся посадочные места клапанов — так называемые «седла», и каналы, в которых движутся впускные и выпускные клапана. Верхняя часть головки снабжена посадочными местами, на которые опираются шейки распределительных валов.

Если ремонт двигателя проводится после перегрева, нижняя поверхность головки блока цилиндров должна быть отфрезерована и отшлифована в центре по ремонту моторов

Кроме того, в корпусе ГБЦ «проложены» каналы смазочной системы и водяной рубашки для охлаждающей жидкости. Также через ГБЦ иногда проходят каналы свечей зажигания или накаливания.

Верхняя часть головки блока цилиндров закрыта крышкой. Она изготавливается из алюминиевого сплава или листовой стали и крепится к головке через прокладку — резиновую или пробковую. Применение крышки обусловлено необходимостью обслуживания механизма ГРМ.

Крепление головки блока к блоку цилиндров

Любой двигатель — бензиновый или дизельный, построен на принципе сжатия топливной смеси в камере сгорания. Чтобы не происходила потеря компрессии, ГБЦ и блок цилиндров соединены между собой при помощи огнеупорной прокладки, которая, к тому же, предотвращает утечку масла и охлаждающей жидкости.  

Если в процессе ремонта двигателя ГБЦ пришлось снять, прокладку обязательно меняют на новую, а процесс затяжки крепежных болтов или шпилек проводят в строго определенной последовательности. Затяжк производится с определенным усилием и в определенном порядке. Если затянуть болты слишком слабо, прокладка потеряет герметичность и будет выдавлена или прогорит. В результате охлаждающая жидкость может попасть в цилиндры, а моторное масло на внешнюю поверхность блока. Чтобы этого избежать, обычно рекомендуется затягивать болты крест-накрест, добиваясь равномерного прилегания поверхностей блока и головки друг к другу.

При нарушении герметичности прокладки головки блока цилиндров антифриз и масло могут попасть в камеру сгорания. Если такое случилось, эксплуатацию автомобиля следует немедленно остановить

Момент затяжки болтов или шпилек указан в руководстве по ремонту автомобиля. Чтобы соблюсти этот параметр, необходимо приобрести и использовать динамометрический ключ.

Характерные поломки головки блока цилиндров

Как правило, основное внимание при осмотре ГБЦ уделяется деталям газораспределительного механизма и степени их износа. Не меньшего внимания требуют прокладки ГБЦ и корпус головки

Участки, образующие верхний свод камеры сгорания, подвергаются высоким тепловым и механическим нагрузкам. Поэтому, со временем, в корпусе головки могут образовываться трещины.

Один из признаков нарушения герметичности процессов, происходящих в ГБЦ — появление запаха отработанного газа под капотом или следов моторного масла в охлаждающей жидкости. Возникновение в корпусе ГБЦ трещин приводит к потери компрессии, а это, в свою очередь, снижает способность к воспламенению топливной смеси, появляются пропуски в работе цилиндров, двигатель перегревается.

Запах выхлопных газов под капотом и в салоне может быть признаком нарушения герметичности прокладки между ГБЦ и блоком цилиндров

О появлении трещин в ГБЦ косвенно можно судить по внешнему виду выхлопных газов. Белый густой дым (а на самом деле, пар) часто является признаком попадания антифриза в камеру сгорания через трещину в головке.

В отличие от блока цилиндров, корпус головки не подлежит ремонту. В случае появления трещин ГБЦ приходится менять. Идеальный вариант замены — приобретение головки «в сборе», то есть с установленными клапанами и другими деталями клапанного механизма. Если же приобрести собранную ГБЦ по какой-то причине не удается, детали, извлеченные из старой головки, можно переставить в новую, предварительно отдефектовав.

Конструкция детали: что входит в ГБЦ

Поподробнее рассмотрим, из чего состоит ГБЦ.

Первоначально детали головки изготавливались из чугуна. Выбор материала был обусловлен высокой вибронагруженностью и температурным режимом работы двигателя. Чугун обладает высокой механической прочностью и термоустойчивостью. Он не подвержен деформациям и короблению при нагревании. Основной недостаток чугуна – большой удельный вес. Современное материаловедение позволяет использовать сплавы из легких металлов (например, из алюминия), которые отвечают всем вышеперечисленным характеристикам, но обладают меньшей массой.

Герметизация плоскости разъема блока и головки цилиндров осуществляется посредством специальной прокладки. Это сложная деталь, в основу которой входит армированный асбест. Она должна повторять все контуры и каналы головки и при этом выдерживать высокое давление и температуру. Во время крепления болтов головки блока цилиндров необходимо соблюдать заданное усилие и последовательность затяжки. Обычно она осуществляется в несколько этапов и деформирует прокладку в определенных местах.

Что входит в состав ГБЦ?

Прокладка создает герметичное соединение и функционирование систем охлаждения и смазки.
ГРМ – это газораспределительный механизм, включающий в себя цепь (ремень), связывающую коленвал и распредвал, собственно распределительный вал и клапаны с пружинным механизмом.
Корпус головки блока цилиндров называется картером. В нем расположены все детали и механизмы.
Резьбовые отверстия для монтажа свечей системы зажигания и форсунок для впрыска топлива.
Камера сгорания, в которой происходит рабочий процесс воспламенения горючей смеси, обеспечивающий работу двигателя.
Цепь или ремень ГРМ.
Привалочные плоскости с отверстиями для крепления впускного трубопровода и выпускного коллектора вместе с датчиками и патрубками системы охлаждения.

Клапаны впуска и выпуска расположены вдоль постели распредвала. При использовании двух клапанов на цилиндр они расположены в один ряд. При использовании четырехклапанной конструкции (два впускных и два выпускных на цилиндр) они располагаются в два параллельных ряда. Ось клапанов имеет отклонение от перпендикуляра к плоскости разъема головки и блока цилиндров, как правило, в 20 градусов.

В передней части головки находится пространство для звездочки газораспределительного механизма цепи (или ремня) и ее успокоителя. Они приводят в движение распредвал. Камеры сгорания расположены над цилиндрами и имеют немного меньший диаметр, чем поршни. Благодаря такому несоответствию на границе блока цилиндров и ГБЦ создается завихрение топливной смеси в конце такта сжатия. Это благоприятствует воспламенению горючего и увеличению мощности двигателя.

Слева по направлению движения автомобиля расположены входные отверстия для монтажа свечей зажигания и форсунок подачи топлива. Они вкручиваются по резьбе и участвуют в процессе работы двигателя. На противоположной стороне находятся площадки для подсоединения впускного и выпускного трубопроводов. Также сюда подходят патрубки, подводящие охлаждающую жидкость к ГБЦ.

Сверху головка блока цилиндров имеет сложную конфигурацию, обеспечивающую расположение элементов газораспределительного механизма. Вдоль центральной оси идут площадки для монтажа вкладышей распредвала. В них помещается сам распредвал и сверху фиксируется крышками с ответными полукольцами подшипников скольжения. В специальные отверстия под распредвалом запрессовываются направляющие втулки клапанов. Над ними крепятся шайбы сложной формы, в которые устанавливаются пружины, удерживающие клапан в поднятом состоянии. Сверху ГБЦ надевается металлическая или силуминовая крышка, закрывающая механизмы.

Из чего еще состоит ГБЦ? В головке блока цилиндров имеются неподвижные элементы, такие как:

седла клапанов, обеспечивающие герметичность впускных и выпускных клапанов в закрытом состоянии;
направляющие клапанов, задающие вектор их перемещения.

Седла и направляющие запрессовываются с натягом в ГБЦ. В домашних условиях выполнить такую работу очень сложно. Требуется сильный нагрев головки блока цилиндров и глубокое охлаждение ответных деталей перед процессом монтажа. Долгая запрессовка может привести к выравниванию температур и заклиниванию направляющей или клапана. Кроме того, головки из алюминиевого сплава подвержены деформации при нагревании, поэтому перегрев может стать для них фатальным. Для выполнения этой операции лучше обратиться в специализированную мастерскую.

Диагностика и ТО

Рано или поздно любому механизму в транспортном средстве потребуется диагностика и техническое обслуживание, ГБЦ не является каким-либо исключением из правил. В этом вопросе главная задача владельца транспортного средства периодически заниматься диагностикой тех элементов, которые чаще всего выходят из строя.

Клапаны и их сальники.
Уплотнительная прокладка.

Особое внимание следует уделить прокладке, если она износилась, рабочие жидкости могут смешиваться, что приведет к поломке двигателя. При попадании охладительной жидкости в рабочее масло, она будет бурлить

Со временем это приведет к невозможности запуска мотора. В этом случае главным сигналом будет датчик температуры, который покажет кипение ДВС. Оценить ситуацию можно также сняв свечи зажигания. Зачем необходимы ремонтные работы? Чаще всего демонтаж головки цилиндров избежать не удастся в следующих случаях.

Изменилась высота гбц.
Возникла потребность отпрессовать клапаны и седла.
Один или несколько клапанов перестали функционировать и нуждаются в замене.
Требуется шлифовка крышки.
Требуется заменить уплотнительную прокладку.
Необходимо избавиться от микротрещин.

Замена прокладки ГБЦ

Если на вашем авто Нива Шевроле прогорела прокладка ГБЦ, то это можно сразу заметить – в радиаторе появляются масляные пятна, на масляном щупе видны капельки воды, уровень масла увеличивается, а охлаждающей жидкости, наоборот, снижается. Ремонт в этом случае, как говорится, неизбежен.

Лучше всего сразу же отправиться к специалистам, хотя сегодня можно нередко встретить «народных умельцев» которые предлагают сделать ремонт в своем гараже и просят за свои услуги денег почти в два раза меньше, чем на станции техобслуживания. Может они и могут сделать хорошо, но все таки, доверять им сильно не стоит – ведь гарантии они никакой не дают и в случае неправильных действий последствия могут быть куда более плачевней. В итоге все равно придется отправляться на СТО, но платить при этом придется гораздо дороже.

К тому же, если при ремонте потребуется шлифовка ГБЦ, то для этого нужно будет использовать специальное оборудование. В гараже эта процедура выполняется обычным наждачным кругом, правда, достаточно большим, чтобы он мог покрыть всю площадь головки. Качество и степень готовности после шлифовки определяется таким мастером «на глаз». Для сравнения – в условиях хорошего СТО шлифовка осуществляется на высокоточном оборудовании, а степень готовности определяется точными измерительными приборами.

На хорошем СТО, прежде чем приступить непосредственно к ремонту ГБЦ, сначала проведут полную диагностику автомобиля Нива Шевроле на предмет обнаружения скрытых неисправностей

Это очень важно, ведь согласитесь, что не очень приятно снова разбирать двигатель, если после ремонта ГБЦ Нива Шевроле вылезет опять какая-нибудь неисправность. Диагностика проводится с применением компьютерного оборудования и специальных программ, позволяющих протестировать все блоки управления автомобилем, обнаружить явные и скрытые неполадки и наметить варианты их устранения

Обязательно производится замер в цилиндрах компрессии, проверка давления топливной системы, работа вентиляторов системы охлаждения, исправность термостата. Это очень важно, потому что от неисправности системы охлаждения очень часто становятся причиной перегрева двигателя Нива Шевроле, что, в свою очередь, влечет за собой ремонт ГБЦ.

Из чего же состоит ГБЦ?

По своей структуре ГБЦ состоит из крышки и корпуса головки:

Крышка головки защищает внутренние узлы и механизмы ГБЦ от внешних воздействий, а также не допускает протечек моторного масла. Сверху она имеет отверстие для заправки мотора маслом. Соединение крышки и корпуса головки осуществляется с помощью винтов и специальной многоразовой резиновой прокладки, которая не позволяет маслу просочиться между двумя составляющими.
В свою очередь корпус головки является основой, в которой расположено большое количество важных узлов двигателя. Самыми простыми по своей структуре являются ГБЦ в двигателях с нижним расположением клапанов. Более сложную конструкцию имеют верхнеклапанные моторы.

В корпусе ГБЦ располагается множество важных составляющих, без которых запуск двигателя и его работа просто невозможна. Давайте разберемся, какие функции она выполняет и что в ней собственно имеется:

Частично или в полном объеме в ГБЦ расположены камеры сгорания.
Проходят каналы систем смазки и охлаждения.
Имеются фланцевые отверстия для впускного коллектора, который в зависимости от типа двигателя может подавать как топливную смесь, так и просто воздух.
Также в корпусе ГБЦ имеются отверстия для выпускного коллектора, через который осуществляется вывод отработавших газов.
В корпусе головки располагается площадка и отверстия для элементов газораспределительного механизма, элементов передачи распредвала и других узлов.
Имеются резьбовые отверстия для свечей зажигания или форсунок.
В двигателях с верхним расположением распредвала имеются дополнительны опоры.

Все эти важные составляющие напрямую взаимодействуют с корпусом головки, которая также имеет и другое название – картер ГБЦ.

В месте, где корпус головки соприкасается с блоком цилиндров, внутренняя поверхность гладкая и несколько расширенная. Это позволяет ГБЦ плотно соединяться с блоком цилиндров, а также выдерживать сильные нагрузки, возникающие при работе двигателя.

Помимо этого между стыков двух составляющих предусмотрена прокладка. Делается она из армированного асбеста, так как именно этот материал способен выдерживать перепады давления газов и разницу температур, сохраняя при этом высокий уровень герметичности каналов маслопровода, охладительной системы и камеры сгорания. Однако такая прокладка является одноразовой и для повторного использования уже не пригодна.

Устройство ДВС

Конструктивно двигатели делят, с учетом устройства и компоновки техники, на которой они установлены. Но сохраняются неизменными принципы, одинаковые для конструкции любого ДВС.

Двигатель комплектуется такими конструктивными узлами:

блоком цилиндров – основной частью корпуса с проемами для рабочих камер, рубашкой охлаждения (для моторов, охлаждаемых жидкостью), крепежными отверстиями для установки головок и картера, посадочными местами для коленчатого вала и прочими конструктивными элементами;
кривошипно-шатунной группой – с коленчатым валом, к которому крепятся шатуны, приводящие в действие поршни, двигающиеся внутри цилиндров; инерция вращения поддерживается маховиком;
газораспределительным механизмом – системой, подающей в камеры сгорания топливо-воздушную смесь, с отводом выхлопа; включает распределительный вал, клапана, приводимые в действие коромыслами, ремнем или цепью, соединенными с коленвалом;
топливной системой – подает горючее в камеры сгорания, после обогащения воздухом; включает бак, систему трубок для подвода питающей жидкости, карбюратора или инжектора (с учетом особенностей конструктивного устройства), форсунок, насоса, фильтрующего элемента;
смазочной системой – с подачей смазки к трущимся деталям; включает масляный насос, приводящийся коленчатым валом, систему патрубков и полостей, фильтр и поддон; предусмотрено устройство «сухого» или «мокрого» картера;
системой зажигания – для поджигания топливно-воздушной смеси; используется только на бензиновых двигателях, поскольку на дизельных моторах топливо с воздухом воспламеняется самостоятельно, при определенном давлении;
системой охлаждения – может быть воздушной или жидкостной, для снижения температуры корпуса мотора, чтобы предупредить износ и выход из строя элементов;
электросистемой – источником электроэнергии, необходимой для работы мотора; включает аккумуляторную батарею, генераторный блок, стартер и проводку с датчиками;
системой выхлопа – для удаления продуктов сгорания в атмосферу, с доочисткой этой смеси, снижением шума от работы двигателя, фильтрующим элементом.

Конструкция узлов совершенствуется, по мере появления новых материалов и конструктивных решений.

С учетом особенностей конструктивного устройства различных элементов двигателей, важно учитывать такие моменты:

цилиндры могут выполняться отдельно, с запрессовкой в корпус блока, или совместно с корпусом; моноблочные системы не предусматривают восстановления, в связи с тем, что нельзя заменить гильзу;
корпуса двигателей изготавливают из сплавов чугуна или алюминия, устойчивых к перепадам температуры и высокому давлению;
головка блока цилиндров выполняется с ним совместно или в виде отдельной детали; при раздельном исполнении возможно использование разных материалов для головки и блока цилиндров;
работа кривошипно-шатунного механизма может уравновешиваться балансирными валами, расположенными по сторонам от коленвала и нивелирующими влияние инерционных сил; в результате снижается вибрация и шум, исключаются перегрузки двигателя;
негативное влияние пружин при быстрой работе двигателя с механическим газораспределительным механизмом снижается за счет десмодромной системы управления мотором – со сложной конфигурацией кулачков;
зависание клапанов исключается легкими материалами для изготовления этих деталей и пружинных элементов, пневматическим приводом;
альтернатива традиционной конструкции ГРМ – гильзовый способ, разработанный Найтом; предусматривает использование взамен клапанов скользящих гильз, работающих бесшумно и долговечно; этот способ перестали использовать по причинам большого расхода смазочной жидкости, с разработкой верхнеклапанной конструкции;
ранние модели двигателей комплектовались не стартерами, а генераторами переменного тока (магнето), приводимыми в действие коленчатым валом; это требовало прокручивания вала двигателя для запуска;
вредное воздействие на экологию выхлопных газов частично снижается каталитическим нейтрализатором, окисляющим и химически преобразовывающим выхлоп;
электронные системы дополнительно улучшают работу двигателя; изменение фаз газораспределения изменяет нагрузку на мотор, с учетом включенной передачи, снижая потребление горючего; дезактивация цилиндров регулирует объем камер сжатия, отключая ненужные цилиндры; регулировка степени сжатия изменяет объем камер сгорания, с учетом режимов работы мотора.

Эти и другие особенности конструктивно улучшили работу двигателей внутреннего сгорания.

Прокладка, клапан и другие детали ГБЦ

А теперь разберём устройство головки блока цилиндров. Несмотря на то, что её конструкция значительно различается в различных моделях двигателей, есть общие черты, присущие большинству современных ГБЦ в автомобиле. Поэтому, говоря о конструкции, можно выделить общие узлы, которые можно найти почти всегда.

Корпус крышки блока цилиндров

Главная часть ГБЦ – это её корпус. Как правило, он цельнолитой и изготавливается:

из чугуна – в основном на старых моделях двигателей;
сплава на основе алюминия.

Опыт показывает, что чугунная крышка головки блока цилиндров надёжнее в экстремальных условиях эксплуатации (жара, либо, напротив, чрезмерный холод, работа на повышенных оборотах и т. д.), но сплавная легче и обладает большей теплопроводностью – и, значит, двигатель медленнее перегревается. Из-за этого сейчас чугунные ГБЦ в основном применяют на дизелях для мощной спецтехники, а на карбюраторных моторах применяются в основном сплавные.

Именно на корпусе крепятся все остальные узлы, которые содержит голова двигателя.

Крышка

Крышка ГБЦ, по большому счёту, является декоративной деталью, однако и у неё есть свои полезные функции:

Она защищает ГБЦ от загрязнений, которые могли бы помешать работе механизмов во время езды.
Она препятствует разбрызгиванию масла на другие узлы моторного отсека в автомобиле.

Клапаны и связанные с ними детали

Клапана головки блока цилиндров предназначены для того, чтобы управлять газовыми потоками, возникающими при работе двигателя. Они подают топливную смесь в камеры, где происходит сгорание, а затем выпускают отработанные газы на удаление из двигателя. Каждый клапан состоит из следующих деталей:

Седло – непосредственно место, где клапан крепится к узлу двигателя.
Игла – непосредственно узел, открывающий и закрывающий отверстие для потока газов.
Пружина – возвращает иглу клапана на место по завершении цикла.

Работой клапанов управляет расположенный в головке распредвал. С помощью кулачков (элементов вращения особой формы) он при вращении открывает и закрывает клапаны. В двигателях используются два основных типа работы вала:

Одновальная схема (SOHC) – есть один вал, который управляет всеми четырьмя комплектами клапанов для цилиндров.
Двухвальная (DOHC) – два сопряжённых вала, из которых один регулирует работу клапанов впуска, а второй – выпуска.

Распредвал приводится в действие с помощью ремня ГРМ. Источником движения для него служит коленчатый вал (коленвал), который, в свою очередь, приводят в движение поршни двигателя во время взрывов топливной смеси. Таким образом в двигателе осуществляется саморегуляция.

Свечи зажигания

Для того, чтобы воспламенить топливную смесь, используются свечи. Они представляют собой электроды, на которые подаётся напряжение от электросистемы автомобиля. Высоковольтный разряд поджигает смесь бензина с воздухом, и выделившаяся энергия толкает поршень. С поршня же, в свою очередь, кинетическая энергия подаётся на коленвал – и, в конечном итоге, за счёт его вращения обеспечивается работа как двигателя, так и иных агрегатов автомобиля.

Прокладка

Отдельно нужно упомянуть прокладку, с помощью которой обеспечивается герметизация рабочего объёма двигателя, а ГБЦ объединяется с корпусом мотора. Несмотря на свою внешнюю простоту, прокладка является сложным техническим изделием, обеспечивающим как герметичность, так и механическую прочность узла. Как правило, её изготавливают из сталеасбеста – композитного материала, сочетающего стальную основу и жаропрочный асбест.

В том же случае, когда прокладка приходит в негодность, сначала падает компрессия (а заодно – и мощность мотора), затем двигатель начинает работать с перебоями. В итоге дело может кончиться полным выходом из строя всего блока. Именно поэтому каждый автомобилист должен тщательно следить за сохранностью прокладки.

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.