Головка блока цилиндров — это сложный и достаточно дорогостоящий узел, который есть в каждом двигателе внутреннего сгорания. Более того, ГБЦ — одна из основных его частей. Объясняем, что это такое, как устроена головка блока цилиндров и почему она может выйти из строя.
Где находится
Основная часть двигателя внутреннего сгорания — это блок цилиндров. В нём, как можно понять из названия, расположены цилиндры, по которым двигаются поршни. Снизу блок прикрыт поддоном, в который стекает масло после смазки деталей. Оттуда же его забирает масляный насос, чтобы опять подать в систему.
На блоке цилиндров через специальную прокладку как раз и смонтирована ГБЦ. Она, в свою очередь, прикрыта крышкой, чтобы масло не разбрызгивалось и грязь не попадала внутрь двигателя. Крышка ГБЦ — самая верхняя и заметная деталь двигателя. Мы видим её, когда открываем капот, если на ней нет декоративной пластиковой накладки.
Кстати, крышек, как и самих ГБЦ, может быть не одна, а несколько. Если мотор имеет V-образную или оппозитную конструкцию, у каждой половины цилиндров будет своя головка.
Функции
У ГБЦ много сложных функций:
- Своей нижней частью, расположенной непосредственно над цилиндрами, головка формирует часть камеры сгорания.
- В ГБЦ содержатся элементы систем питания и зажигания — свечи зажигания или накаливания (у дизелей), а также топливные форсунки.
- В головке располагается клапанный механизм, благодаря которому в камеры сгорания подаётся воздух или топливно-воздушная смесь и удаляются отработавшие газы. Для этого к ГБЦ пристыковывают впускной и выпускной коллекторы.
- ГБЦ — часть водяной рубашки охлаждения и системы смазки двигателя.
Конструкция и разновидности
Основой частью ГБЦ является корпус сложной формы (его ещё называют картером), отлитый из чугуна или алюминиевого сплава. Головки из чугуна обладают высокой механической прочностью и термоустойчивостью. Они не подвержены деформациям и короблению при нагревании. Но есть недостаток — большой вес.
Алюминиевые головки не только намного легче. Ещё этот материал обладает большей теплопроводностью, поэтому меньше нагревается (а если точнее, то легче охлаждается) и лучше работает в моторах с высокой степенью сжатия. На большинстве современных двигателей легковых автомобилей применяются именно алюминиевые ГБЦ.
В корпусе ГБЦ обязательно делаются каналы для циркуляции охлаждающей жидкости, маслопроводы, выточки под камеры сгорания для каждого из цилиндров. А самое главное — в современной ГБЦ размещается клапанный механизм. Для тарелки каждого клапана в головке имеется седло, а для стержня — втулка. И как раз по типу клапанного механизма головки блока цилиндров в первую очередь и различаются. Они могут быть:
- с одним распределительным валом;
- с двумя распределительными валами;
- без распределительного вала.
В головке с системой SOHC (Single Over Head Cam) установлен единственный распределительный вал, приводящий и впускные, и выпускные клапаны. Открываются клапаны либо коромыслами, либо непосредственно кулачками вала. В таких головках обычно бывает два или три клапана на цилиндр.
Система DOHC (Double OverHead Cam) подразумевает два распредвала в головке блока цилиндров. Первый вал управляет впускными клапанами, которые установлены с одной стороны, а другой — выпускными на противоположной стороне головки. Большинство современных автомобилей имеют двигатели с системой газораспределения DOHC, где на каждый цилиндр приходится по четыре клапана. Благодаря конструкции DOHC впускные клапаны могут располагаться под большим углом относительно выпускных клапанов, что обеспечивает лучшее наполнение цилиндров воздухом или топливно-воздушной смесью. Но конструкция DOHC наиболее сложная. Ведь помимо двух распредвалов нужен ещё и дополнительный привод второго вала зубчатой, ременной или цепной передачей.
Головка без распределительного вала относится к системе OHV (Over Head Valve), что дословно означает «клапаны в головке». В этом случае конструкция такова, что клапаны приводятся через толкатели и коромысла, а распределительный вал установлен не в ГБЦ, а внизу — внутри блока цилиндров. В головке с системой OHV сложнее установить больше двух клапанов на цилиндр, а толкатели с коромыслами плохо работают на высоких оборотах двигателя. Такая конструкция считается громоздкой (хотя сильно упрощает привод ГРМ, который легко обходится без цепи или ремня) и сегодня применяется редко.
Признаки неисправности ГБЦ
Основное техническое обслуживание ГБЦ сводится к регулировке зазоров в приводе клапанов, если они не оснащены гидрокомпенсаторами. Такая регулировка в зависимости от конструкции ГРМ делается различными способами — при помощи регулировочных винтов либо заменой (подбором) шайб или толкателей. Периодичность проверки и, при необходимости, регулировки клапанов можно найти в инструкции по эксплуатации автомобиля. Но иногда она может потребоваться и досрочно, если при работе двигателя послышится характерный звонкий стук из-под клапанной крышки.
Есть несколько симптомов, которые могут свидетельствовать о том, что с головкой что-то не так:
- снижение мощности двигателя;
- сложности с запуском двигателя, особенно зимой;
- стук клапанов;
- сизый или белёсый дым из выхлопной трубы;
- эмульсия в картере двигателя и на масляном щупе;
- масляные пятна в расширительном бачке;
- падение уровня масла или охлаждающей жидкости.
Проблемы и их причины
Рассмотрим наиболее частые проблемы и неисправности головки блока цилиндров, а также пути их решения.
Пробой прокладки головки блока. Проще говоря, её повреждение. Оно может быть вызвано перегревом, но на автомобилях «в возрасте» прокладка иногда просто разрушается из-за старения или деградации её материала под действием масла, антифриза и выхлопных газов. Как результат падает компрессия, выхлопные газы проникают в антифриз или антифриз — в масло. Выход только один — ремонт мотора с заменой прокладки.
Искривление привалочной плоскости алюминиевой ГБЦ. В таком случае говорят, что головку «повело». Симптомы — те же, что и при пробитой прокладке головки. Наиболее частая причина этой проблемы — перегрев двигателя. Если искривление не сильное, его можно исправить фрезеровкой привалочной плоскости в специализированных мастерских. При значительной деформации головку придётся менять на новую.
Трещины на головке блока цилиндров. Ещё одно последствие перегрева двигателя. Альтернативный вариант — неправильная затяжка болтов её крепления к блоку двигателя. В редких случаях от небольших трещин можно избавиться при помощи сварки. Но обычно требуется замена корпуса головки.
Износ втулок клапанов. Втулки могут износиться при использовании некачественного масла или просто при большом пробеге. Для решения проблемы их необходимо выпрессовать из корпуса головки и заменить новыми.
Износ рабочих поверхностей тарелок клапанов и/или клапанных сёдел. Эту проблему обычно удаётся решить притиркой клапанов к сёдлам так, чтобы на них образовались правильные фаски. Но при значительном износе (например, растрескивании тарелки клапана), который проявляется неустойчивой работой на холостых и падением мощности двигателя, придётся заменить изношенные детали новыми.
Стук клапанов при работе двигателя. В механизме без гидрокомпенсаторов потребуется регулировка зазора. В механизме с гидрокомпенсаторами — замена вышедших из строя гидроопор клапанов.
Течь клапанной крышки. Требуется замена потерявшей герметичность от времени прокладки клапанной крышки или обновление герметика, если крышка конструктивно установлена без прокладки. У некоторых моторов со временем деформируется сама пластиковая крышка. В этом случае потребуется новая.
Износ маслосъёмных колпачков на стержнях клапанов. Одна из основных причин повышения расхода масла и появления дыма из выхлопной трубы — смазка стекает по стержням во впускной коллектор и оттуда попадает в цилиндры. При появлении соответствующих симптомов колпачки меняют на новые. Обычно для этого не требуется демонтаж самой ГБЦ.