Что такое ГБЦ: описание, функции, конструкция и диагностика

Что такое ГБЦ: описание, функции, конструкция и диагностика

Силовая установка большинства автомобилей в настоящее время представлена двигателем внутреннего сгорания. Его сложность растет с каждым годом. Появляются новые узлы и вспомогательные системы, которых не было еще десять лет назад. Две основные корпусные детали, которые существуют с самого появления ДВС, – это блок цилиндров и головка блока цилиндров. Рассмотрим подробнее, что же такое ГБЦ.

• ГБЦ в двигателе авто – что это такое
• Как найти ГБЦ под капотом машины
• Какие элементы и детали входят в состав ГБЦ
• Какие признаки указывают на проблемы с ГБЦ в авто

Что такое ГБЦ в авто простыми словами

Головка блока цилиндров (в дальнейшем ГБЦ), или сокращенно «головка», «голова» двигателя, расположена в его верхней части. Она соединяется с блоком цилиндров при помощи болтов. Это одна из главных деталей мотора, являющаяся основой конструктива.

ГБЦ можно сравнить с крышкой, закрывающей цилиндры двигателя. Стык между ней и блоком очень тщательно герметизируется с помощью специальной обжимной прокладки, для того чтобы обеспечить высокую компрессию горючей смеси во время рабочего такта. Нарушение этого соединения приведет к поломке автомобиля.

В состав ГБЦ входят детали, отвечающие за процесс смесеобразования и подачи топлива в камеру сгорания. Правильное соотношение между горючим и воздухом достигается благодаря синхронизированной работе всех элементов головки. От состояния и качества настройки ее частей во многом зависит бесперебойное функционирование мотора.

Читайте также!

Головка изготавливается из чугуна или алюминиевого сплава. Последний материал более предпочтителен из-за меньшего веса. Однако имеет недостаток, связанный с большей текучестью и склонностью металла к короблению при высоких температурах в случае перегрева мотора. Рядные двигатели имеют, как правило, одну головку блока цилиндров. V-образные – две головки. И, наконец, экзотические W-образные двигатели оснащаются как минимум тремя головками. При любом их количестве наполнение узла остается примерно одинаковым.

Где находится ГБЦ

Под капотом автомобиля можно увидеть пластиковый кожух, сняв который легко обнаружить крышку ГБЦ. Сама головка расположена ниже, но обычно она скрыта агрегатами навесного оборудования.

Головка находится над блоком цилиндров, занимающим большую часть подкапотного пространства. Двигатель может быть расположен как вдоль продольной оси автомобиля, так и поперек. Редкий вариант размещения двух головок – по бокам на оппозитном двигателе.

Головка крепится к блоку цилиндров резьбовыми соединениями – шпильками или болтами. Через плоскость их разъема проходит множество каналов и камер, которые задействованы в работе двигателя. Это в первую очередь камеры сгорания, а также масляные каналы, магистрали жидкостного охлаждения и т. д.

На корпусе ГБЦ располагаются клапаны с пружинным механизмом и постель распредвала. Снаружи в специальные резьбовые отверстия вкручиваются свечи. Также на ней может быть другое оборудование, в зависимости от типа двигателя и расположения его цилиндров.

Читайте также!

Клапаны в движение приводит распредвал, смонтированный в верхней части головки блока цилиндров. В передней части находится шестерня привода газораспределительного механизма, расположенная на оси распредвала, а также цепь (или ремень) привода ГРМ.

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.

Функции ГБЦ в автомобиле

Головка имеет в своей нижней части полости, являющиеся камерами сгорания. Между ГБЦ и блоком цилиндров устанавливается жаропрочная прокладка. Ее основной функцией является подача горючего, отвод отработанных газов и рабочий процесс сгорания топлива.

Рассмотрим, для чего нужна ГБЦ:

• сверху головки блока цилиндров находится металлическая крышка, выполняющая защитную функцию;
• в верхней части крышки устроена маслоналивная горловина, закрытая резьбовой пробкой;
• стык блока цилиндров и головки уплотняется жаропрочной асбестовой прокладкой, армированной металлом;
• в головке блока смонтирован распредвал, на котором закреплена шестерня привода ГРМ с ремнем (или цепью) и успокоителем;
• свечи зажигания (в дизельных моторах – свечи накаливания), а также форсунки подачи топлива находятся с левой стороны головки;
• снизу устроены полукруглые выемки, являющиеся камерами сгорания цилиндров;
• газораспределительный механизм монтируется в корпусе ГБЦ;
• с правой стороны головки находятся площадки и отверстия для подсоединения впускного и выпускного трубопроводов.

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.

Читайте также!

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.

Признаки проблемы с ГБЦ в машине

Регламентные работы выполняются в условиях специализированного сервиса опытными механиками. Проведение технического обслуживания двигателя включает, в числе прочих, и операции, связанные с ГБЦ. Это регулировка клапанов, замена успокоителя, ремонт распредвала, замена и регулировка свечей зажигания и т. п.

Снятие головки блока цилиндров для ремонта влечет за собой массу дополнительных операций. Сюда входит замена прокладки, снятие и установка привода ГРМ и его последующая регулировка, выставление зазоров клапанного механизма и т. п.

Нарушение целостности прокладки можно выявить по следующим признакам:

• белесый цвет выхлопных газов;
• высокий расход моторного масла;
• эмульсия в моторном масле, особенно хорошо видная на масляном щупе холодного мотора;
• изменение цвета и бурление охлаждающей жидкости после попадания в нее масла;
• течь масла или антифриза по стыку ГБЦ и блока цилиндров;
• быстрое снижение уровня охлаждающей жидкости.

Мнения автовладельцев о проблемах с ГБЦ

1. Печальный опыт «В прошлом году заменил прокладку ГБЦ у неофициалов. Через некоторое время двигатель начал парить. Пробило прокладку, и антифриз попадает в цилиндры. Временно спас герметик в антифриз, который закупоривает дыры в прокладке. Но сейчас опять парит. Надо было делать в нормальном сервисе».
2. Проблема в кадрах «Двигатель 4SFEна автомобиле Toyota-Corona-ST190 1995 года выпуска потребовал ремонта. Самое сложное было с ГБЦ. Нужно было проточить фаски седел и клапанов. Нет ни сервисов с нормальными специалистами, ни достойного оборудования. Все, что есть в продаже, стоит необоснованно дорого. В итого сделал сам. Теперь все работает».
3. Странные люди вокруг «Ремонт головки блока цилиндров заключается не только в сборке-разборке. Надо правильно притереть седла. Нужно создать правильный угол, точнее, целых три угла. Во время работы фаска притирается, и клапан садится на место. В итоге два угла срабатываются, и остается третий, который дает хорошее прилегание. Если же притирать седло клапаном внутрь, то рабочая фаска, и так уже сносившаяся, еще больше уходит в минус. После сборки двигателя клапан во время работы должен садиться глубже, а ему некуда. Так ГБЦ долго не прослужит и опять попросит ремонта».
4. Шлифовать бесполезно «У меня автомобиль Nissan Pathfinder. От перегрева ведет головку блока цилиндров. Если такая история приключилась, то некоторые пытаются прошлифовать плоскость ГБЦ. Я тоже поначалу так сделал. Провел опрессовку, нигде не травит. Собрал мотор, начал ездить. Через пару месяцев появились проблемы. Микротрещины в металле никак себя не проявили во время опрессовки, а затем достаточно быстро превратились в трещины. Поэтому поведенную головку блока лучше сразу менять на новую».

https://rad-star.ru/pressroom/articles/chto-takoe-gbc/