Головка блока цилиндров: надежный партнер блока
Каждый двигатель внутреннего сгорания содержит головку блока цилиндров (ГБЦ) — важную деталь, которая вместе с днищем поршня образует камеру сгорания, и играет важную роль в работе отдельных систем силового агрегата. Все о ГБЦ, их типах, конструкции, применимости, ТО и ремонте читайте в этой статье.
Что такое головка блока цилиндров?
Головка блока цилиндров (ГБЦ) — узел двигателя внутреннего сгорания, монтируемый в верхней части блока цилиндров.
ГБЦ является одной из основных частей ДВС, она обеспечивает его функционирование и обуславливает его основные эксплуатационные характеристики. Но головку возложен целый ряд функций:
• Формирование камер сгорания — в нижней части головки, расположенной непосредственно над цилиндром, выполняется камера сгорания (частично или полностью), ее полный объем формируется при достижении поршня ВМТ;
• Подача в камеру сгорания воздуха или топливно-воздушной смеси — в ГБЦ выполнены соответствующие каналы (впускные);
• Удаление из камер сгорания отработавших газов — в ГБЦ выполнены соответствующие каналы (выпускные);
• Охлаждение силового агрегата — в ГБЦ выполнены каналы водяной рубашки, по которым циркулирует охлаждающая жидкость;
• Обеспечение работы газораспределительного механизма (ГРМ) — в головке располагаются клапаны (со всеми сопутствующими деталями — втулками, седлами), открывающие и закрывающие впускные и выпускные каналы в соответствии с тактами работы двигателя. Также на головке может располагаться весь ГРМ — распределительный вал (валы) со своими подшипниками и шестернями, привод клапанов, пружины клапанов и другие сопутствующие детали;
• Смазка деталей ГРМ — в головке выполнены каналы и емкости, по которым масло поступает к поверхностям трущихся деталей;
• Обеспечение работы системы впрыска топлива (в дизельных и инжекторных моторах) и/или системы зажигания (в бензиновых моторах) — на головке монтируются топливные форсунки и/или свечи зажигания с сопутствующими деталями (а также свечи накаливания дизелей);
• Выполнение роли корпусной детали для монтажа различных компонентов — впускного и выпускного коллекторов, датчиков, патрубков, кронштейнов, роликов, крышки и других.
Вследствие такого широкого набора функций к ГБЦ предъявляются жесткие требования, и ее конструкция бывает довольно сложной. Также сегодня существует множество типов головок, в которых описанный функционал реализуется в той или иной мере.
Типы головок блока цилиндров
Основные типы камер сгорания ДВС
Головки блока цилиндров отличаются конструктивным исполнением, типом и расположением камеры сгорания, наличием и типом ГРМ, а также назначением и некоторыми особенностями.
ГБЦ могут иметь одно из четырех конструктивных исполнений:
• Общая головка для всех цилиндров в рядных двигателях;
• Общие головки для одного ряда цилиндров в V-образных двигателях;
• Раздельные головки для нескольких цилиндров многоцилиндровых рядных двигателей;
• Индивидуальные головки цилиндров в одно-, двух- и многоцилиндровых рядных, V-образных и иных двигателей.
В обычных 2-х – 6-цилиндровых рядных двигателях наиболее часто применяются общие головки, закрывающие все цилиндры. На V-образных двигателях находят применение как общие для одного ряда цилиндров ГБЦ, так и индивидуальные головки для каждого цилиндра (например, в восьмицилиндровых двигателях КАМАЗ 740 используются раздельные головки для каждого цилиндра). Раздельные ГБЦ рядных двигателей находят применение значительно реже, обычно одна головка закрывает 2 или 3 цилиндра (например, в шестицилиндровых дизелях ММЗ Д-260 установлено две головки — по одной на 3 цилиндра). Индивидуальные ГБЦ находят применение на мощных рядных дизельных моторах (например, на алтайских дизелях А-01), а также на силовых агрегатах особой конструкции (оппозитных двухцилиндровых, звездчатых и т.д.). И естественно, что на одноцилиндровых двигателях могут использоваться только индивидуальные головки, которые также выполняют функции радиатора воздушного охлаждения.
По расположению камеры сгорания головки бывают трех типов:
• С камерой сгорания в ГБЦ — в этом случае используется поршень с плоским днищем, или имеющий вытеснитель;
• С камерой сгорания в ГБЦ и в поршне — в этом случае часть камеры сгорания выполняется в днище поршня;
• С камерой сгорания в поршне — в этом случае нижняя поверхность ГБЦ плоская (но могут иметься углубления для установки клапанов в наклонном положении).
При этом камеры сгорания могут иметь различную форму и конфигурацию: сферическую и полусферическую, шатровую, клиновую и полуклиновую, плоскоовальную, цилиндрическую, сложную (комбинированную).
По наличию деталей ГРМ головки блока бывают:
• Без ГРМ — головки многоцилиндровых нижнеклапанных и одноцилиндровых двухтактных бесклапанных двигателей;
• С клапанами, коромыслами и сопутствующими компонентами — головки двигателей с нижним расположением распредвала, все детали располагаются на верхней части ГБЦ;
• С полным ГРМ — распредвалом, приводом клапанов и клапанами с сопутствующими деталями, все детали располагаются в верхней части головки.
Наконец, головки можно разделить по назначению на множество типов — для дизельных, бензиновых и газовых силовых агрегатов, для малооборотистых и форсированных моторов, для ДВС с водяным и воздушным охлаждением, и т.д. Во всех этих случаях ГБЦ имеют определенные конструктивные особенности — габариты, наличие каналов системы охлаждения или ребрения, форма камер сгорания и т.д. Но в целом конструкция всех этих головок принципиально одинакова.
Конструкция ГБЦ
Разрез головки блока цилиндров
Конструктивно головка блока цилиндров представляет собой цельнолитую деталь из материала с высокой теплопроводностью — сегодня это чаще всего алюминиевые сплавы, также используется белый чугун и некоторые другие сплавы. В головке формируются все детали располагающихся в ней систем — впускные и выпускные каналы, отверстия под клапаны (в них запрессовываются направляющие втулки клапанов), камеры сгорания, седла клапанов (они могут изготавливаться из более твердых сплавов), опорные поверхности для монтажа деталей ГРМ, колодцы и посадочные резьбовые отверстия для установки свеч и/или форсунок, каналы системы охлаждения, каналы системы смазки, колодец для пропуска цепи/ремня ГРМ и т.д. Если головка предназначена для двигателя с верхним расположением распредвала, то на ее верхней поверхности формируется постель для укладки вала (через вкладыши).
На боковых поверхностях ГБЦ формируются привалочные поверхности для монтажа впускного и выпускного коллекторов. Установка этих деталей осуществляется через уплотнительные прокладки, исключающие подсос воздуха и утечку выхлопных газов. На современных двигателях монтаж этих и других компонентов на головку осуществляется посредством шпилек и гаек.
Конструкция головки блока цилиндров
На нижней поверхности ГБЦ выполняется привалочная поверхность для монтажа на блоке. Для обеспечения герметичности камер сгорания и каналов системы охлаждения между ГБЦ и БЦ располагается прокладка. Уплотнение может осуществляться обычными прокладками из паронита, материалов на основе каучуков и т.д., но в последние годы все шире используются так называемые металлопакеты — композитные прокладки на медной основе с синтетическими вставками.
Верхняя часть головки закрывается крышкой (штампованной металлической или пластиковой) с маслозаливной горловиной и пробкой. Монтаж крышки осуществляется через прокладку. Крышка защищает детали ГРМ, клапаны и пружины от загрязнений и повреждений, а также препятствует розливу масла во время движения автомобиля.
Монтаж ГБЦ на блок осуществляется посредством шпилек или болтов. Шпильки более предпочтительны для алюминиевых блоков, так как они обеспечивают надежный прижим головки и равномерно распределяют нагрузки в теле блока.
ГБЦ двигателей с воздушным охлаждением (мотоциклетных, мотороллерных и других) на внешней поверхности несут оребрение — наличие ребер многократно увеличивает площадь поверхности головки, обеспечивая ее эффективное охлаждение набегающим потоком воздуха.
Вопросы ТО, ремонта и замены ГБЦ
Головка блока цилиндров и смонтированные на ней компоненты подвергаются значительным нагрузкам, что приводит к их интенсивному износу и поломкам. Как правило, неисправности самой головки встречаются нечасто — это различные деформации, трещины, повреждения в следствие коррозии и т.д. При таких проблемах ГБЦ редко подвергается ремонту — ее лучше заменить на новую. Для замены следует подбирать головку того же типа и каталожного номера, в противном случае деталь просто не встанет на место (без доработок).
Чаще всего поломки ГБЦ возникают в установленных на ней системах — ГРМ, смазочной и т.д. Обычно это износ седел и втулок клапанов, самих клапанов, деталей привода, распределительного вала и т.д. Во всех этих случаях производится замена или ремонт неисправных деталей. Однако в условиях гаража некоторые виды ремонта выполнить затруднительно, например — выпрессовка и запрессовка направляющих втулок клапанов, притирка седел клапанов и другие работы возможны только при наличии специального инструмента.
Особое внимание следует уделять правильности монтажа ГБЦ. Важно помнить, что прокладка ГБЦ — одноразовая, ее необходимо обязательно менять в случае демонтажа головки, повторная установка этой детали недопустима. При монтаже ГБЦ следует соблюдать правильный порядок затяжки крепежа (шпилек или болтов): обычно работа начинается с середины головки с движением к краям. При такой затяжке обеспечивается равномерное распределение нагрузки на головку и предотвращаются недопустимые деформации.
В процессе эксплуатации автомобиля следует проводить ТО головки и расположенных в ней систем в соответствии с инструкцией и рекомендациями производителя. При своевременном проведении обслуживания и ремонта ГБЦ и весь двигатель будет работать надежно и эффективно.
Другие статьи
Запчасти в продаже
