Каждый двигатель внутреннего сгорания содержит головку блока цилиндров (ГБЦ) – важную деталь, которая вместе с головкой поршня образует камеру сгорания, и играет важную роль в работе отдельных систем силового агрегата.Все о головках блока цилиндров, их типах, конструкции, применимости, обслуживании и ремонте читайте в этой статье.
Что такое головка блока цилиндров?
Головка блока цилиндров (ГБЦ) представляет собой блок двигателя внутреннего сгорания, установленный в верхней части блока цилиндров.
Головка блока цилиндров – одна из основных частей двигателя внутреннего сгорания, она обеспечивает его функционирование и определяет его основные эксплуатационные характеристики.Но на руководителя возложен ряд функций:
• Формирование камер сгорания – в нижней части головки, расположенной непосредственно над цилиндром, выполнена камера сгорания (частично или полностью), полный ее объем формируется при достижении поршнем ВМТ;
• Подача воздуха или топливно-воздушной смеси в камеру сгорания – соответствующие каналы (впускные) выполнены в головке блока цилиндров;
• Удаление выхлопных газов из камер сгорания – в головке блока цилиндров выполнены соответствующие каналы (выхлопные);
• Охлаждение силового агрегата – в головке блока цилиндров имеются каналы водяной рубашки, по которым циркулирует охлаждающая жидкость;
• Обеспечение работы газораспределительного механизма (ГРМ) – в головке расположены клапаны (со всеми сопутствующими деталями – втулками, седлами), открывающие и закрывающие впускные и выпускные каналы в соответствии с тактами двигателя.Также на головке может располагаться весь ГРМ – распределительный вал (валы) с их подшипниками и шестернями, привод клапанов, клапанные пружины и другие сопутствующие детали;
• Смазка деталей ГРМ – в головке выполнены каналы и емкости, по которым масло поступает на поверхности трущихся деталей;
• Обеспечение работы системы впрыска топлива (в дизельных и инжекторных двигателях) и/или системы зажигания (в бензиновых двигателях) – топливные форсунки и/или свечи зажигания с соответствующими деталями (а также свечи накаливания дизельных двигателей) монтируются на голова;
• Выполняет роль кузовной детали для крепления различных узлов – впускного и выпускного коллекторов, датчиков, патрубков, кронштейнов, роликов, крышек и других.
Из-за такого широкого набора функций к ГБЦ предъявляются жесткие требования, а ее конструкция может быть достаточно сложной.Также сегодня существует множество типов головок, в которых так или иначе реализован описанный функционал.
Типы головок цилиндров
Головки цилиндров различаются конструкцией, типом и расположением камеры сгорания, наличием и типом газораспределительного механизма, а также назначением и некоторыми особенностями.
Головки цилиндров могут иметь одну из четырех конструкций:
• Общая головка для всех цилиндров рядных двигателей;
• Общие головки 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 других двигателях.
Основные типы камер сгорания двигателей внутреннего сгорания.
В обычных 2-6-цилиндровых рядных двигателях чаще всего используются общие головки, закрывающие все цилиндры.На V-образных двигателях применяются как общие для одного ряда цилиндров головки цилиндров, так и отдельные головки для каждого цилиндра (например, в восьмицилиндровых двигателях КАМАЗ 740 используются отдельные головки для каждого цилиндра).Раздельные головки блока цилиндров рядных двигателей применяются гораздо реже, обычно одна головка охватывает 2 или 3 цилиндра (например, в шестицилиндровых дизелях ММЗ Д-260 установлены две головки - одна на 3 цилиндра).Индивидуальные головки блока цилиндров применяются на мощных рядных дизелях (например, на дизелях «Алтай А-01»), а также на силовых агрегатах специальной конструкции (оппозитный двухцилиндровый, звездчатый и др.).И естественно, на одноцилиндровых двигателях можно использовать только отдельные головки, которые также выполняют функции радиатора воздушного охлаждения.
По расположению камеры сгорания различают три типа головок:
• С камерой сгорания в головке блока цилиндров – в этом случае используется поршень с плоским днищем, либо имеющий вытеснитель;
• С камерой сгорания в головке блока цилиндров и в поршне – в этом случае часть камеры сгорания выполнена в головке поршня;
• С камерой сгорания в поршне – в этом случае нижняя поверхность головки блока цилиндров плоская (но могут быть выемки 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 агрегата бывают:
• Без ГРМ – головки многоцилиндровых низкоклапанных и одноцилиндровых двухтактных бесклапанных двигателей;
• При клапанах, коромыслах и сопутствующих узлах – головки двигателя с нижним распредвалом, все детали расположены сверху головки блока цилиндров;
• При полном ГРМ – распределительный вал, привод клапанов и клапана с сопутствующими деталями, все детали расположены в верхней части головки.
Наконец, головки можно разделить по назначению на множество типов – для дизельных, бензиновых и газовых силовых агрегатов, для тихоходных и форсированных двигателей, для двигателей внутреннего сгорания с водяным и воздушным охлаждением и т. д. Во всех этих случаях , головки цилиндров имеют определенные конструктивные особенности - размеры, наличие каналов охлаждения или ребер, форму камер сгорания и т. д. Но в целом конструкция всех этих головок принципиально одинакова.
конструкция головки блока цилиндров
Секция головки блока цилиндров
Конструктивно ГБЦ представляет собой цельнолитую деталь, изготовленную из материала с высокой теплопроводностью – сегодня чаще всего используются алюминиевые сплавы, белый чугун и некоторые другие сплавы.В головке сформированы все части расположенных в ней систем - впускной и выпускной каналы, клапанные отверстия (в них запрессованы направляющие втулки клапанов), камеры сгорания, седла клапанов (могут быть изготовлены из более твердых сплавов), опорные поверхности для крепления. детали ГРМ, колодцы и крепежные резьбовые отверстия для установки свечей и/или форсунок, каналы системы охлаждения, каналы системы смазки. Если головка предназначена для двигателя с верхним расположением распределительного вала, то на ее верхней поверхности формируют постель для укладки вала. (через вкладыши).
На боковых поверхностях головки блока цилиндров образованы присадочные поверхности для крепления впускного и выпускного коллекторов.Установка этих деталей осуществляется через уплотнительные прокладки, исключающие утечку воздуха и утечку выхлопных газов.На современных двигателях установка этих и других узлов на головку осуществляется посредством шпилек и гаек.
На нижней поверхности головки блока цилиндров выполнена заливная поверхность для установки на блок.Для обеспечения герметичности камер сгорания и каналов системы охлаждения между ГБЦ и БЦ установлена прокладка.Герметизация может осуществляться обычными прокладками из паронита, материалов на основе каучука и т.п., но в последние годы все чаще используются так называемые металлические пакеты – композитные прокладки на основе меди с синтетическими вставками.
Верхняя часть головки закрывается крышкой (штампованной металлической или пластиковой) с маслозаливной горловиной и пробкой.Установка крышки осуществляется через прокладку.Чехол защищает детали ГРМ, клапана и пружины от загрязнений и повреждений, а также предотвращает разлив масла во время движения автомобиля.
Конструкция головки блока цилиндров
Установка ГБЦ на блок осуществляется посредством шпилек или болтов.Для алюминиевых блоков более предпочтительны шпильки, так как они обеспечивают надежный зажим на головке и равномерно распределяют нагрузки в теле блока.
Головки цилиндров двигателей с воздушным охлаждением (мотоциклов, скутеров и других) имеют на внешней поверхности ребра - наличие ребер значительно увеличивает площадь поверхности головки, обеспечивая ее эффективное охлаждение набегающим потоком воздуха.
Вопросы обслуживания, ремонта и замены головки блока цилиндров.
Головка блока цилиндров и установленные на ней узлы подвергаются значительным нагрузкам, что приводит к их интенсивному износу и поломке.Как правило, неисправности самой головки случаются нечасто – это различные деформации, трещины, повреждения вследствие коррозии и т.п. Для замены следует выбирать головку того же типа и каталожного номера, иначе деталь просто не попадет в комплект поставки. место (без доработок).
Чаще всего поломки ГБЦ происходят в установленных на ней системах - ГРМ, смазки и т. д. Обычно это износ седел и втулок клапанов, самих клапанов, деталей привода, распределительного вала и т. д. Во всех этих случаях неисправные детали заменяются. или отремонтировать.Однако в гараже некоторые виды ремонта выполнить сложно, например, опрессовка и обпрессовка направляющих втулок клапанов, притирка седел клапанов и другие работы возможны только специальным инструментом.
Особое внимание следует уделить правильной установке головки блока цилиндров.Важно помнить, что прокладка ГБЦ одноразовая, при демонтаже головки ее необходимо менять, повторная установка этой детали недопустима.При установке головки блока цилиндров следует соблюдать правильный порядок затяжки крепежных элементов (шпилек или болтов): обычно работу начинают с середины головки с движением к краям.Благодаря такой затяжке нагрузка на головку распределяется равномерно и предотвращаются недопустимые деформации.
В процессе эксплуатации автомобиля обслуживание головки и расположенных в ней систем должно проводиться в соответствии с инструкциями и рекомендациями производителя.При своевременном обслуживании и ремонте ГБЦ и весь двигатель будут работать надежно и эффективно.
Время публикации: 21 августа 2023 г.