Что такое ГБЦ в автомобиле

ГБЦ, это верхняя часть блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Она крепится на нем при помощи болтов или специальных шпилек. Основное назначение головки — контроль поступления топлива в рабочие цилиндры, обеспечение его сгорание, контроль и распределение потоков газов. Именно от точности регулировки отдельных узлов ГБЦ зависит мощность и устойчивость работы всего двигателя в целом.

Как выглядит головка блока цилиндров

Для различных силовых агрегатов выпускают головки блока цилиндров из чугуна или сплавов на основе алюминия. Именно алюминиевые ГБЦ устанавливаются на большинстве современных автомобилей, что позволяет несколько снизить общий вес силового агрегата.

Для двигателей с рядным расположением цилиндров применяется единая ГБЦ, а для V-образных силовых установок применяют отдельные головки на каждый ряд. Других конструктивных отличий не существует.

Типы головок блока цилиндров

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.

Устройство головки блока цилиндров. Конструкция.

Головка блока цилиндров в разрезе. Установка форсунки Чтобы понять принцип работы головки блок цилиндров необходимо знать её составляющие. Итак, в состав ГБЦ входят: седла клапанов, направляющие втулки, коромысло клапана, гидрокомпенсатор (иногда идет в составе с коромыслом), траверса (если есть необходимость открытия двух клапанов одновременно при наличие одной штанги на два клапана на шестнадцати клапанной головке блока), пружины для возврата клапанов в исходное положение, свечи зажигания (для бензиновых и газовых двигателей), топливные форсунки (преимущественно используются в дизельных двигателях), впускные клапана и выпускные клапана (обычно диаметр впускных клапанов больше, чем у выпускных, так как отверстие на головке блока должно иметь определенный диаметр, с целью обеспечения необходимых газодинамических характеристик воздушного заряда, для более полного сгорания воздушно-топливной смеси).

Техническое обслуживание и диагностика ГБЦ

Даже тем автовладельцам, кто ездит на небольшие расстояния, необходима периодическая профилактика клапанов и их сальников, а также уплотнительных прокладок. Что уж говорить о любителях агрессивной манеры езды!

Особенно проблемной считается прокладка головки блока цилиндров. При её износе происходит утечка рабочих жидкостей и их смешивание. Попадание антифриза в смазку вызывает нежелательную химическую реакцию. Со временем это ведёт к постепенному, но тотальному разрушению силовой установки. Основной тревожный сигнал подаёт датчик температуры, сигнализирующий о парообразовании в системе охлаждения мотора.

Видео: признаки и последствия пробития прокладки гбц

Приблизительная оценка ситуации возможна после снятия свечей зажигания, но так или иначе, визит по данному поводу в специализированную мастерскую не помешает. И не столько из-за того, что там работает подготовленный персонал, сколько потому, что на СТО имеется современная диагностическая аппаратура, без которой сегодня при ремонте автомобиля невозможно обойтись.

Понятие ГБЦ

Для начала обратимся к расшифровке. ГБЦ — это головка блока цилиндров, которая представляет собой основной узел любого транспортного средства. Его предназначение заключается в контроле происходящего в двигателе процесса сгорания топливной смеси и выводе отработанных газов. По сути ГБЦ — это конкретно крышка, которая закрывает непосредственно блок цилиндров.

Схема всех компонентов ГБЦ

ГБЦ может изготавливаться из алюминиевого сплава или легированного чугуна. Когда процесс литья ГБЦ завершен, она подвергается процедуре искусственного старения, это делается с целью избавления компонента от остаточного напряжения. В том случае, если мотор однорядный, то на нем будет установлена одна головка блока цилиндров. Если же он W-образный, то на каждый отдельный ряд цилиндров будет установлена отдельная головка блока.

Очень важно, чтобы головка блока была надежно уплотнена непосредственно с блоком. Именно для этого нижняя часть элемента делается чуть шире, чем верхняя. Прокладка головки блока цилиндров используется для уплотнения двух частей блока.

Монтаж и фиксация ГБЦ происходит при помощи направляющих штифтов, предназначенных для закрепления головки. Непосредственно монтаж является особо важной процедурой, которая осуществляется согласно регламенту, указанному для каждого отдельного авто. Этот регламент является индивидуальным, поэтому устанавливать головку на «Жигули» и пользоваться инструкцией от иномарки крайне не рекомендуется. Что касается непосредственно штифтов, то они должны устанавливаться и затягиваться в определенной последовательности, при этом должен соблюдаться момент затяжки. Для этой цели используется специальный динамометрический ключ.

Помните о том, что при затяжке винтов необходимо руководствоваться технологией, а не применять грубую силу, поскольку это может привести к необратимым последствиям.

Это может стать причиной деформации ГБЦ. Внутри головки установлено множество различных элементов, которые скрыты крышкой, но о них мы расскажем далее. Работоспособность этого элемента определяет функционирование двигателя автомобиля в целом, это нужно знать и понимать.

Правила эксплуатации ГБЦ

В целом головка БЦ – достаточно надёжный агрегат, ресурс которого может достигать полмиллиона километров. Однако головки блоков не вечны, они могут выходить из строя как из-за естественного износа, так и в результате неправильной эксплуатации транспортного средства и его силового агрегата. Продление срока службы ГБЦ связано с выполнением достаточно простых и хорошо известных рекомендаций:

• вовремя и в полном объёме приводить регламентные ТО автомобиля;
• не допускать сверхнагрузок на силовой агрегат и его отдельные компоненты;
• следить за уровнем технических жидкостей (системы смазки/охлаждения), поскольку перегрев – наиболее частая причина поломок головки.

Важно знать, что головка блока цилиндров, подвергшаяся перегреву, требует тщательной диагностики её состояния, поскольку, чем раньше вы отыщете дефекты, тем дешевле обойдутся реанимационные мероприятия. Однако многие обнаруженные проблемы могут потребовать полного демонтажа ГБЦ, в частности:

• нарушения геометрии цилиндров, требующие расточки;
• проблемы с клапанами;
• деформация поверхностей сопряжения;
• пробой прокладки;
• появление микротрещин на поверхности картера.

Как подобрать головку цилиндров на мотор автомобиля?

Поскольку форма и размер камеры сгорания оказывают кардинальное влияние на работу автомобильного мотора, требуется соответствующий выбор, но не под пиковые значения. Понимание терминологии «головка цилиндров» и получаемых конечных эффектов, — это основа для удачного выбора под конкретное применение.

Цель владельца автомобиля, соответственно, определяется подбором наиболее оптимальной головки цилиндров под соответствующее использование. Делать упор исключительно на головку блока цилиндров большого размера – это вовсе не оптимальный вариант. Но как правильно выбрать головку блока цилиндров автомобильного мотора? Рассмотрим этот вопрос ниже, чтобы попытаться найти ответ.

Чугунные автомобильные головки блока цилиндров

Достаточно большое количество головок цилиндров OEM (производителей оригинального оборудования) изготавливаются из чугуна. Этот материал обеспечивает долговечность продукта при меньшей стоимости производства. Чугунные вариации под автомобильные моторы традиционно отличаются повышенными весовыми параметрами.

Между тем практически все варианты эксплуатации автомобильных моторов отмечаются таким фактором, когда меньшая весовая составляющая даёт лучший результат. Меньшее весовое сопротивление автомобиля выгодно на старте, а машины с курсом трассы / кольцевым треком, получают лучшее распределение веса. Ещё одним недостатком чугуна видится низкая способность рассеивания тепла.

Один из многочисленных примеров исполнения чугунной головки блока цилиндров автомобильного мотора с патрубками прямоугольной формы

В тепловом смысле лучше чугуна рассеивает нагрев другой металл — алюминий. Хорошим отводом тепла обеспечивается более высокая степень сжатия, исключается детонация. Поэтому чугунное изделие видится приемлемым материалом лишь для бюджетного автомобиля.

Варианты производительности чугунных головок блоков цилиндров, которые включают клапаны большего размера и конструкции с увеличенным расходом, ограничены, как правило, использованием на уличных автомобилях с низким коэффициентом сжатия.

Алюминиевые моторные головки блока цилиндров

Алюминий, как уже отмечалось, обеспечивает значительное преимущество по весовому критерию относительно чугунных изделий. Поскольку значительное число автомобилей с высокими эксплуатационными характеристиками выигрывают от снижения веса, многие владельцы машин предпочитают ставить алюминиевые головки цилиндров на моторе.

Существует масса компаний производителей алюминиевых головок блоков цилиндров с высокими эксплуатационными характеристиками, предназначенными для внутригородских уличных и трассовых применений.

Современные алюминиевые сплавы отмечаются увеличенной долговечностью и устойчивостью к деформации. Большинство производителей предлагают различные конфигурации алюминиевых изделий в зависимости от потребностей владельца авто.

Вариант изготовления на основе алюминия даёт улучшенные параметры по весу. К тому же алюминиевая конструкция более эффективно работает в плане отведения излишнего тепла

Львиная доля производителей выпускает необработанное или обработанное литьё. Такие вариации дают возможность конечному пользователю завершить задуманный вариант по личным спецификациям или просто поставить купленную головку блока цилиндров, ограничившись действиями закрепления болтами.

Как понять, что прокладка ГБЦ пробита?

Если прокладка ГБЦ требует замены, вы быстро узнаете об этом по целому ряду характерных признаков. Наиболее наглядный из них — сизый дым из выхлопной трубы, похожий на пар. Это значит, что тосол или антифриз активно просачивается в блок. Другие характерные симптомы пробитой прокладки ГБЦ:

• перегрев двигателя;
• газы попадают в рубашку охлаждения, при этом в расширительном бачке тосол начинает бурлить;
• проблемы при запуске двигателя — из-за прогоревшей прокладки газы из одной камеры попадают в другую;
• маслянистые потеки на стыке ГБЦ и блока цилиндров.

Заметить, что происходит смешивание масла с тосолом можно при проверке уровня — на щупе будут видны следы белой пены. В бачке для ОЖ невооруженным глазом заметны масляные пятна. Если смешались тосол и смазка, придется менять прокладку, промывать систему охлаждения двигателя, менять масло.

Проблема заключается еще в том, что прорыв прокладки происходит не сразу. Отверстие расширяется постепенно из-за нагрузок на двигатель, высокой компрессии, неправильной установки или использования недорогих материалов. Детонации, о которых мы недавно рассказывали на vodi.su, тоже приводят к износу прокладки ГБЦ.

Обратите внимание: конкретных сроков, когда нужно менять этот уплотнительный элемент, производители не указывают. Поэтому при каждом прохождении ТО необходимо диагностировать силовой агрегат на утечки масла и ОЖ.

Регулировка клапанов

Таким образом, ГБЦ необходима для контроля поступления топлива в камеры сгорания, обеспечения сгорания горючей смеси, контроля, а также распределения потоков газов. От точности регулировки отдельных механизмов «головы» зависит мощность, стабильность и устойчивость работы дизельного мотора. Эта конструктивная часть выполняет и некоторые вспомогательные функции, например, сверху ГБЦ есть крышка, которая служит в качестве защиты. Обслуживание головки блока сводится к регулировке клапанов. Известно, что в процессе работы по причине высокой рабочей температуры и нагрева происходит увеличение размеров деталей.

Это приводит к изменению расстояния между распредвалом и толкателем клапана. Для нормальной работы дизеля необходим тепловой зазор определенной величины. Он обеспечивает оптимальное время закрытия и открытия клапанов, плюс сохраняет герметичность в закрытом состоянии. Ознакомиться с рекомендуемыми значениями можно в инструкции по эксплуатации автомобилем. Для каждого двигателя производитель устанавливает фиксированное значение оптимальной величины зазоров. Там же приводятся рекомендации по периодичности обслуживания силового агрегата.