Головка блока цилиндров

Одним из важнейших узлов двигателя внутреннего сгорания является головка блока цилиндров (ГБЦ). Она отличается сложной конструкцией, монтируется в верхней части блока цилиндров и предназначена для формирования герметичных камер сгорания, поступления топлива в камеру и отвода продуктов сгорания через выпускные каналы.

Функции головки блока цилиндров

ГБЦ обеспечивает выполнение следующих процессов:

1. Регулировка внутреннего напряжения в камере сгорания.
2. Выполнение подачи топливо-воздушной смеси в камеру.
3. Обеспечение газораспределения, смазка ГРМ.
4. Отвод масла и отработавших газов.
5. Обеспечение бесперебойного функционирования системы впрыска или зажигания (в зависимости от типа мотора).
6. Защита впускного и выпускного коллекторов, датчиков и прочих деталей от механических воздействий.

Любая неисправность ГБЦ приводит не только к уменьшению безопасности двигателя, но и к повышенному выбросу вредных веществ в атмосферу.

Устройство ГБЦ

В зависимости от модели и типа цилиндра, могут меняться различные внешние характеристики головки, однако конструкция в целом остается неизменной

1. Форсунки являются обязательным атрибутом головки для более грамотной переработки топливной жидкости.
2. Форсунка соединена каналом с камерой сгорания топлива.
3. Отверстия на головке является элементом для смазывания материала.
4. Канал циркуляции охлаждающей жидкости также является обязательным атрибутом.
5. Клапан присутствует во всех механизмах, независимо от устройства.

В более «поздних» версиях могут присутствовать и другие элементы: болты, дополнительные клапаны, пружины.

Материал изготовления

В процессе работы в ГБЦ происходит множество процессов, включая переработку топлива и отработку газов. Все это сопровождается огромной температурой нагрева, поэтому важно, чтобы деталь соответствовала всем требованиям. В основном используют чистый чугун или алюминий. Основа материала проходит термическую обработку, что повышает износостойкость и время эксплуатации.

Чугунный материал используется в основном на дизельных двигателях, так как жаростойкость является основным требованием в данном случае. Недостатком является большой вес головки и двигателя в целом.

Алюминий является более распространенным вариантом. Он устанавливается на все остальные виды двигатели, кроме дизельного (инжекторный, бензиновый, роторный). Хорошая проводимость, небольшой расход, быстрое остывание – основные преимущества данного материала.

Соединение головки с цилиндром осуществляется посредством специальной прокладки, изготавливаемой из стали. Более долговечными и подходящими к высоким температурам являются прокладки из асбеста со стальным покрытием. Однако они неустойчивы к постоянным изменениям температуры и вибрациям.

Самым современным вариантом является композитный (многокомпонентный) материал. Он сочетает в себе все преимущества предыдущих категорий, однако отличается высокой стоимостью.

Виды головок

В зависимости от функционала устройства, головки представлены следующими категориями:

1. В рядных двигателях используется общая головка для всех цилиндров.
2. Многоцилиндровые рядные ДВС предусматривают раздельные головки для каждого из цилиндров. Такие двигатели отличаются большей мощностью, но дорогие в обслуживании и ремонте.
3. Возможен вариант с индивидуальными головками в V-образных и других видах двигателей.

В зависимости от конфигурации камеры сгорания выделяют следующие разновидности головок:

• камера находится в ГБЦ, при этом применяется поршень с вытеснителем или имеющий плоское днище;
• камера в поршне – нижняя поверхность головки при этом плоская, но возможны углубления для наклонной установки клапанов;
• камера сгорания в ГБЦ и поршне.

Камеры могут иметь разнообразную форму, от сферической до клиновой или цилиндрической.

Также ГБЦ выпускаются:

• с ГРМ – в верхней части головки находятся распределительный вал, клапаны и др.;
• с нижним расположением распредвала, когда в ГБЦ располагаются клапаны, коромысла и другие компоненты;
• без ГРМ – такая конструкция отличает одноцилиндровые бесклапанные двигатели и многоцилиндровые модели с одним клапаном.

Принцип работы

Несмотря на различное схематическое устройство, принцип работы у всех ГБЦ одинаковый – переработка топлива в камере сгорания и последующий вывод отходов через выхлопную трубу.

Взаимодействие элементов происходит следующим образом:

• поршень совершает возвратно-поступательное движение, и в цилиндр попадает топливная жидкость;
• далее выпускной клапан закрывается и сжимает воздух;
• клапан «задевает» определенную точку, и включается процесс сжигания топлива;
• преобразованная энергия заставляет устройство работать, одновременно с этим выпуская отходы через выхлопную систему.

Основные проблемы, возникающие при эксплуатации детали

Самая частая неисправность – недостаточно сильная затяжка головки цилиндра, в результате которой топливная жидкость не попадает в камеру сгорания, что приводит к «разливу» топлива по всей конструкции устройства.

Вне зависимости от материала, другими причинами возникающих проблем могут быть:

• неисправность в одном из цилиндров в многоцилиндровых двигателях;
• износ прокладки между цилиндром и головкой;
• проблемы с клапаном, который просто не «доставляет» топливо в камеру;
• потеря герметичности устройства – если в одном из уплотнений произошла разгерметизация, то это нарушает всю работу механизма, а также приводит к коррозии и износу;
• неисправность резьбы (винтовой линии);
• нарушение работы основных деталей устройства: пружин, охлаждающих устройств, поршня;
• нарушение компрессии, когда силовой агрегат может не оказывать достаточного давления, что приводит к нестабильной работе двигателя с возможностью его заглушения.

Данные проблемы являются самыми распространенными и самыми опасными, требующими скорейшего ремонта.

Диагностика проблем с головкой цилиндра

Своевременная проверка состояния двигателя и технический осмотр всего устройства являются главными мерами профилактики выявления проблем. Важно приобретать только оригинальное оборудование, в техническом паспорте которого должен быть не только номер проверки подлинности, но и информация о проведенных термических обработках. Однако даже самое современное оборудование со временем дает сбой.

О проблемах с головкой цилиндра могут свидетельствовать следующие обстоятельства:

1. Нестабильное функционирование двигателя в связи с нарушением процесса подачи топлива.
2. Повышенный расход топливной жидкости и масла. Чаще всего проблема связана со слабой работой поршня.
3. Проблемы с камерой внутреннего сгорания связаны с появлением необычного белого дыма из выхлопной системы.
4. Подтеки свидетельствуют о неисправной работе клапана у головки цилиндра.

Как правильно установить ГБЦ

Первым делом стоит позаботиться о герметизации в том месте, где головка будет соединена с цилиндром. Лучше всего для этой цели выбрать прокладку из композитного материала, который имеет в два раза большую герметичность, чем сталь или асбест. Учтите, что любая прокладка рассчитана на однократное употребление, поэтому лучше воспользоваться именно многокомпонентным материалом.

Крепеж головки с цилиндром осуществляется при помощи специальных болтов. Определить порядок действия поможет технический паспорт цилиндра. Обязательно использование динамометрического ключа, поскольку каждый болт должен прокручиваться до определенного момента (одинаковое значение для всех) и в определенном порядке, в ином случае может пострадать герметизация.

Постоянное использование устройства требует проверки плотности соединения головки и цилиндра. Особое внимание стоит уделить поиску подтеков в месте соединения деталей, так как это свидетельствует о нарушении герметизации.

Техническое обслуживание также подразумевает проверку самых подверженных износу деталей цилиндра: клапанов, поршней и камеры сгорания.

Общие рекомендации по эксплуатации

После замены и ремонта ГБЦ необходимо обкатать устройство. Первое время лучше воздержаться от «высоких нагрузок», иначе даже композитный материал быстро придет в негодность. Если вы используете автомобиль, то первые 300 км лучше не разгоняться более чем на 110 км (5000 оборотов). Всегда проверяйте регистрационный номер перед покупкой новой детали с целью предотвращения проблем.