Что такое гбц в двигателе авто

Что такое ГБЦ в двигателе автомобиля

Головка блока цилиндров (ГБЦ) двигателя современного автомобиля это достаточно сложный узел. Её предназначение заключается не только в том, чтобы служить крышкой для цилиндров мотора, она является своего рода базой, на которой установлены детали газораспределительного механизма, впускной и выпускной коллекторы, свечи зажигания. Также в ней выполнены каналы для охлаждающей жидкости и моторного масла, для подвода топливной смеси к впускным клапанам и удаления выпускных газов.
Как правило, головка изготавливается из алюминиевого сплава, но некоторые её детали, например, направляющие втулки и сёдла клапанов, запрессованные в корпус ГБЦ, делаются из стальных сплавов.

В каких случаях требуется ремонт головки блока цилиндров

Двигатель автомобиля подвергается высоким нагрузкам, поэтому не удивительно, что в процессе эксплуатации, может потребоваться ремонт ГБЦ.

Выделяют следующие причины поломки:

• частая езда на автомобиле с перегретым мотором;
• использование некачественной моторной жидкости, попадание в масло антифриза или топлива, что приводит к выходу из строя системы смазки ДВС;
• износ деталей, выработка ресурсов.

Ремонт головки блока цилиндров необходим в случае:

• неисправности компонентов, связанных с узлом;
• неисправность направляющих втулок;
• растрескивание поверхности;
• смена цилиндров в результате растрескивания, задиров или полного их износа;
• обрыв клапана или шатуна — серьезная поломка, которая устраняется капитальным ремонтом мотора;
• растрескивание гильзы, когда мастер СТО неквалифицированно затянул головку винтами крепления;
• пробивание прокладки, вызванное износом.

Особенности ремонта

Ремонт ГБЦ не всегда проводится в специализированных центрах. Вполне возможно и такое, что большинство неисправностей можно устранить даже собственными руками. Однако если работы подразумевают действия, выполняемые на металлообрабатывающих станках, то лучше всего, доверить это профессионалам.

Настроить клапанные зазоры можно и самостоятельно. Для этого необходимо приготовиться набор соответствующих инструментов и снять клапанную крышку. Все дальнейшие действия можно выполнять по инструкции к вашему автомобилю. Снимать ГБЦ для этого не нужно.

Кроме того, самостоятельно можно выполнить замену многих частей, установленных на головке. Настоятельно не рекомендуется проводить работы по расточке или замене частей, требующих специальной температуры, без нужных навыков и умений.

Затяжку любых соединений допускается производить постепенно от середины к краю, чтобы избежать разгерметизации узлов и добиться надежного крепления без износа резьбовых соединений.

Замена прокладки ГБЦ

При замене прокладки ГБЦ требуется соблюдать не только усилие затяжки болтов головки блока цилиндров, но и очерёдность их затяжки.

Зачастую автомобилисты сталкиваются с необходимостью замены прокладки ГБЦ, вследствие её прогорания. Такой ремонт вполне доступен, разумеется при наличии необходимых инструментов и информации, касающейся момента и порядка затяжки болтов головки блока цилиндров.
Наиболее характерными признаками прогорания прокладки являются повышенная дымность выхлопа, когда двигатель дымит белым дымом и выбрасывание ОЖ в расширительный бачок. К тому же мотор будет перегреваться, а его мощность значительно снизится.
Если вы впервые меняете прокладку ГБЦ, то вам понадобится динамометрический ключ – для контроля момента затяжки. Болты головки блока цилиндров изготавливаются из стали, имеющей высокий предел прочности на разрыв, но риск оборвать их всё же есть. Поэтому даже мастера со стажем всегда используют динамометрический ключ при проведении работ по замене прокладки ГБЦ.

Ремонт блока цилиндров: как это делается

Блок цилиндров на первый взгляд может показаться деталью простой: чугунный корпус с цилиндрами — и только. Однако и здесь есть целый комплекс тонких нюансов: зеркало цилиндра, хон, плоскость плиты — а кривошипно-шатунный механизм добавляет к этому вкладыши, подшипники и кольца, где точность сборки измеряется десятыми долями миллиметра. Сегодня мы разберемся, кто смотрит в зеркало, куда вкладываются вкладыши и почему не стоит гнуть пальцы, а затем отдефектуем блок цилиндров дизельного двигателя Mitsubishi 4М41.

И так, мы подошли к финишной прямой. В нашем двигателе Mitsubishi 4М41, который проехал полмиллиона километров, после ремонта головки блока цилиндров и цепного привода ГРМ осталось разобраться с кривошипно-шатунным механизмом и блоком цилиндров. К слову, именно по состоянию блока цилиндров озвучивались самые пессимистичные прогнозы — ведь такой пробег не мог не сказаться на геометрических характеристиках. Однако после полной ревизии блока этот двигатель окончательно влюбил в себя нашего мастера.

Кривошипно-шатунный механизм и блок цилиндров

Блок цилиндров — это металлическая корпусная деталь, в которой заключены элементы того самого кривошипно-шатунного механизма, благодаря которому поступательное движение поршней превращается во вращательное движение коленчатого вала. Внутри блока имеются полости, которые при работе мотора заполняются охлаждающей жидкостью — водяная рубашка. Блоки изготавливаются из чугунного или из алюминиевого сплава: сам по себе блок должен быть массивным, потому что воспринимает довольно увесистые ударные нагрузки, передаваемые от поршней. Также не стоит забывать о нагреве, последствия которого необходимо минимизировать.

Сверху блок накрывается головкой блока (ГБЦ), снизу — поддоном картера. В самом блоке располагаются гильзы, внутри которых перемещаются поршни. Внутренняя поверхность гильзы, которая непосредственно контактирует с поршнем, называется зеркалом цилиндра. В нижней части блока имеются «постели» — ложементы, в которые укладывается коленчатый вал, накрываемый крышками. При накрытии постели крышкой образуется отверстие, называемое коренной опорой коленвала.

Важно, чтобы блок цилиндров был достаточно жестким, так как силы, возникающие в процессе работы, пытаются скрутить, изогнуть и разорвать блок — именно поэтому он долгие десятилетия и оставался чугунным. Тренд современности — более легкие блоки цилиндров из алюминиевого сплава, с которыми (как и с облегченными чугунными) применяют интегрированные крышки коренных опор, называемые рамкой лестничного типа.

Итак, получается следующее: в классическом исполнении (как у нас, например) каждая коренная шейка коленчатого вала накрывается отдельной крышкой коренной опоры (ее часто называют бугелем). В рамке лестничного типа все бугели объединены в одну конструкцию, похожую на лестницу — таким образом конструкторы добились значительного повышения жесткости блока цилиндров. Недостатком данного подхода можно назвать стоимость изготовления подобной детали.

Разобравшись с блоком, переходим к движущимся частям — и первыми будут поршни. Они изготавливаются из алюминиевого сплава и конструктивно имеют юбку, днище и бобышки. Юбка — это боковая часть поршня, бобышки — это приливы, в которых выполнено отверстие под поршневой палец, а днище — это плоскость, обращенная непосредственно в камеру сгорания и непосредственно воспринимающая все нагрузки в процессе сжигания топливовоздушной смеси. Интересно, что днище поршня может быть плоским, как стапель краснодеревщика, а может иметь настолько сложную форму, что понять с первого раза, что это поршень, будет тяжело.

Сложность формы поршня, если таковая имеется, тщательно просчитана в угоду улучшению смешивания топлива с воздухом (что часто встречается в бензиновых ДВС с непосредственным впрыском топлива). Если же двигатель работает на дизеле (как наш), в поршне может находиться камера сгорания, а сам он будет значительно массивней своего бензинового собрата.

Поршень устанавливается в цилиндр с определенным зазором (часто 0.2–0.3 мм), потому для его уплотнения предусмотрены поршневые кольца. На современных двигателях поршень опоясывают два компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Соединяется поршень с коленчатым валом через шатун — соединительный элемент. Один его конец крепится к поршню через палец, который запрессовывается или просто вставляется и стопорится кольцами в поршне и головке шатуна. Второй конец — разборный: для закрепления на коленвале необходимо установить крышку шатуна и затянуть ее болты или гайки крепления.

И коленвал с блоком, и шатуны с коленвалом контактируют через подшипники скольжения, они же вкладыши. Для дополнительного охлаждения поршней внутри блока могут быть установлены распылители масла, направленные на поршни.

Рядная «шестерка» считается одним из самых уравновешенных двигателей (в плане колебаний). У нас же — рядная «четверка», причем внушительного объема, а потому в блоке цилиндров установлены два балансирных вала, суть работы которых сводится к уменьшению колебаний двигателя.

Что может поломаться

Одни из самых уязвимых деталей двигателя — поршневые кольца: из-за нагара они могут залипнуть в буквальном смысле слова. При этом могут лопнуть сами кольца, а могут и перемычки на поршне, между которыми они установлены. Может, наконец, износиться непосредственно выборка под кольцо в поршне.

С самими поршнями потенциальных проблем меньше, но ситуацию это не облегчает. Самое простое, что может произойти — банальный износ и отклонение от номинального диаметра, полный же «трэш» — это прогорание поршня. Кроме того, возможен износ поршневого пальца и отверстий под палец в бобышках поршня.

С шатуном все еще проще: здесь есть два нюанса, которые проверяют всегда, и два, которые часто игнорируют. Первые — износ втулки малой головки шатуна и износ вкладышей шатунного подшипника, а вторые — величина изгиба и кручения шатуна. Тем не менее, как показывает практика, шатун — один из самых редко заменяемых элементов в двигателе.

Самая распространенная проблема с коленчатым валом — износ рабочих поверхностей, второе по «популярности» место занимают случаи проворота вкладышей. Случается это, когда отсутствует достаточное количество масла в месте контакта, из-за чего коленвал срывает вкладыши подшипников и начинает «весело» вращаться вместе с ними. Это по-настоящему тяжелый случай: при определенном невезении ремонт может стоить замены блока.

Износ упорных колец коленчатого вала — тоже проблема довольно неприятная, хоть и незначительная на первый взгляд. Дело здесь в том, что не выявленный вовремя дефект в будущем может привести к заклиниванию двигателя — ведь на коленвал во время работы действуют силы и в продольном направлении тоже. Достаточно сместить вал на критическое расстояние — и поршни от перекоса просто заклинит. Стоит заметить, что поломка самого «колена» тоже возможна, хоть для этого и придется постараться.

В самом блоке конструктивно ломаться практически нечему — но это не означает, что с ним не бывает проблем, очень даже наоборот. Самые распространенные — износ цилиндров или коробление контактной поверхности блока с головкой из-за перегрева. Особо нерадивые автовладельцы, впрочем, могут сломать и сам блок цилиндров. Для этого нужно лишь выполнить парочку нехитрых операций: первая — залить в систему охлаждения обычную воду (можно дистиллированную), а вторая — оставить автомобиль на улице на ночь при минус 20°С.

Что измеряют при капремонте

Прежде всего, после разборки измеряют наружный диаметр поршней в строго определенной плоскости (поперек оси пальца) и на заданном расстоянии от поверхности днища поршня. Производитель может изготовлять поршни в нескольких размерах: номинальном и ремонтных — эти данные приведены в технической документации. Если поршень в «номинале» (как это оказалось у нас), проверяют биение шатуна и пальца. Профессионал может засечь неладное, что называется, на ощупь — неопытному же механику придется все-таки выпрессовать палец из поршня и шатуна. После выпрессовки необходимо измерить наружный диаметр пальца и внутренние диаметры втулки шатуна и отверстий в поршне, путем несложной математики вычислить зазор в данной сборке и принять финальное решение об утилизации или дальнейшем применении этого комплекта.

Вооружившись набором плоских щупов, специалисты-механики измеряют зазор между кольцом и выборкой в поршне: если он превышен — поршень отправляется под замену. Так как мы проводим капитальный ремонт, замена колец даже не обсуждается — это само собой разумеющийся факт.

Практически закончив с подвижными элементами, переходим к блоку цилиндров, для обмера которого необходим так называемый нутромер. Это приспособление, предназначенное для измерения внутреннего диаметра с высокой точностью, которая обеспечивается индикатором часового типа. Внутренний диаметр измеряют на трех уровнях и в двух взаимно перпендикулярных плоскостях: это необходимо для наиболее точного понимания величины и характера износа цилиндра. Характер износа в данном случае — величина бочкообразности и овальности цилиндра. Все дело в том, что нагрузка на цилиндр неравномерна, а, следовательно, неравномерен и его износ: ближе к центру величина износа будет расти, а затем снова уменьшаться. Из-за этого цилиндр в профильном разрезе слегка «округляется» и становится похожим на бочку. В свою очередь, поршень давит на цилиндр только в одном направлении, вырабатывая поверхность и превращая ее в овальную. Повторюсь, точность при работе с блоком должна быть предельной — никаких приблизительных размеров существовать просто не может: в технической документации обязательно есть цифры предельно допустимой бочкообразности и овальности цилиндров.

В конце концов, ревизии подвергается и коленчатый вал. У него измеряют диаметры коренных и шатунных шеек и, при необходимости, шлифуют до следующего ремонтного размера, если таковой предусмотрен. При помощи известного нам нутромера измеряются диаметры отверстий коренных опор (с установленными вкладышами, конечно). Затем, имея наружный диаметр шеек и внутренний диаметр опор, определяют масляный зазор: если он превышает допустимый, вкладыши отправляются под замену, а коленвал — на шлифовку. Кроме того, выше мы упоминали об осевом люфте коленвала — разумеется, при дефектовке измеряют и его, и если люфт завышен, заменяют упорные кольца коленвала.

Как ремонтируется блок

Если состояние цилиндров совсем не позволяет продолжить эксплуатацию блока, его отправляют на расточку цилиндров до следующего ремонтного размера. Бывает, что производитель не предоставляет такой роскоши, тогда блок «гильзуют» — восстанавливают гильзованием. Как несложно догадаться, в этом случае существующую гильзу значительно растачивают и впрессовывают в нее еще одну гильзу с внутренним диаметром номинального размера. Однако это решение — уже не очень надежное, и некоторые мастера предсказывают такому двигателю не более 50 тысяч километров потенциального пробега.

Если же блок растачивают, то, разумеется, и поршни с кольцами подбирают соответствующего размера. Шлифовка шеек коленчатого вала уменьшает их размер — а значит, и для них необходимо подобрать вкладыши следующего ремонтного размера. Работу облегчает то, что в техдокументации обычно присутствует размерная сетка подбора вкладышей.

Перед установкой поршней зеркало цилиндра подвергают хонингованию. Это процесс, который не изменяет размера цилиндра, но благодаря которому значительно уменьшается износ трущихся поверхностей. Хонингование — это нанесение небольших рисок на поверхность цилиндра с помощью специальных камней. Необходимо это для того, чтобы на поверхности цилиндра задерживалось моторное масло, увеличивая тем самым ресурс поршневой группы.

Ремонта блока цилиндров двигателя Mitsubishi 4М41

В нашем конкретном случае обошлось без сложных или интересных особенностей ремонта, так как замеры поршней, цилиндров и шеек коленчатого вала показали номинальные размеры.

Мнения наши разделились диаметрально: я немного расстроился, хозяин автомобиля — повеселел, а мастер… ему было все равно. Тем не менее, все мы очередной раз подивились стойкости данного мотора.

Перед разборкой блока и цилиндропоршневой группы мы сняли масляный поддон — и приступили к основной работе. Она свелась к извлечению поршней с шатунами из блока цилиндров. На всякий случай мы отметили номерами каждый поршень в соответствии с номером цилиндра.

Симптомы пробитой прокладки ГБЦ.

Если вам лень читать, можете посмотреть это видео:

Неровная работа двигателя (троение).

Это самый распространенный симптом пробитой прокладки ГБЦ. Если пробой происходит между цилиндрами, то единственным проявлением неисправности будет неровная работа. Выглядит этот пробой вот так:

Понять, что пробита прокладка между цилиндрами, поможет компрессометр (в случае пробоя прокладки между цилиндрами в двух цилиндрах компрессия будет снижена).

Крайний случай такого пробоя прокладки — прострел наружу. В этом случае двигатель будет работать очень шумно, и в месте пробоя, из-под головки будут идти выхлопные газы. Не понять то, что пробита прокладка, в этом случае просто невозможно.

Снижение уровня антифриза и/или газы в расширительном бачке.

Это самый легкий вариант пробоя прокладки, в плане диагностики, в этом случае охлаждающая жидкость попадает в один или несколько цилиндров, печка не греет, а в расширительный бачок идут газы.

Как правило, такой пробой прокладки сопровождается белым дымом из выхлопной трубы, а при выворачивании свечей одна из них будет чистая.

Причина — прогорание прокладки между рубашкой охлаждения и одним из цилиндров.

Выглядит этот пробой вот так:

Во время такта впуска, часть охлаждающей жидкости всасывается в цилиндр и вылетает в выхлопную трубу, а во время рабочего хода, горячие газы попадают в систему охлаждения и выходят через расширительный бачок. Иногда при этом, содержимое бачка выплескивается наружу.

Повышение уровня масла и появление эмульсии на заливной пробке.

Это самый неблагоприятный вариант пробоя прокладки. Именно от состояния моторного масла, во многом, зависит срок службы двигателя. При таком пробое прокладки охлаждающая жидкость попадает в масло, и двигатель начинает работать на масляно-водяной эмульсии.

Пример такого пробоя прокладки:

Если вы часто заглядывайте под капот и проверяйте уровень масла, то этот пробой вы увидите сразу, так как в этом случае уровень масла будет выше нормы.

После этого, просто посмотрите на обратную сторону заливной пробки и, вероятно вы увидите там эмульсию:

Появление масляной пленки в системе охлаждения.

Это самый редкий вариант пробоя прокладки, так как, как правило, масляный канал уплотняется медной вставкой. И, тем не менее, такой пробой встречается.

Выглядит пробой вот так:

Дело в том, что давление в системе смазки достигает 6 кг/см и естественно оно превосходит давление в системе охлаждения, поэтому масло начинает попадать в антифриз и образуют масляную пленку в расширительном бачке.

Диагностируется такой пробой просто — если вы часто заглядываете под капот и видите в расширительном бачке появление масляной пленки, можно сделать предположение о том, что пробита прокладка ГБЦ.

Конечно, если у вас автомобиль оборудован теплообменником масло — антифриз, или в машине установлена автоматическая коробка перемены передач, необходимо сначала проверить эти узлы, а потом уже проверять на неисправность прокладку головки блока цилиндров.

Почему происходит пробой прокладки ГБЦ?

Самая распространённая причина пробоя прокладки, это перегрев двигателя. Почему перегревается двигатель, у нас на сайте есть отдельная статья, и повторяться мы не будем.

Дело в том, что при перегреве двигателя происходит сверхнормативное расширение металла и прокладку ГБЦ как бы сжимает. Соответственно, после охлаждения, зазоры увеличиваются, и прокладка теряет герметичность.

Чтобы предотвратить пробой прокладки от перегрева, необходимо тщательно следить за состоянием системы охлаждения — своевременно чистить радиаторы, проверять клапан в пробке расширительного бачка и регулярно менять антифриз.

Вторая популярная причина — деформация плоскостей головки или блока цилиндров. Как правило, деформируется плоскость головки, так как ГБЦ сама по себе изделие более сложное. Деформация плоскостей, как правило, тоже возникает из-за перегрева.

Третья причина пробоя прокладки — ошибки сборщиков.

Если неправильно затянуть болты крепления ГБЦ она не равномерно осядет и некачественно прожмет прокладку. Соответственно, после этого, пробой прокладки вопрос времени.

Четвёртая причина пробоя прокладки — некачественный материал из которого изготовлена прокладка.

Здесь, к сожалению, комментировать особо ничего. Просто приобретая запчасти для ремонта авто выбирайте надежных продавцов и проверенных поставщиков.

Что делать если пробило прокладку ГБЦ?

На самом деле ответ прост — снимать ГБЦ, проверять и притирать плоскости, менять прокладку, менять антифриз и моторное масло.

Для самых распространенных автомобилей стоимость работ по замене прокладки ГБЦ колеблется от 5000 до 10000 руб., а стоимость запасных частей и расходных материалов варьируется от 3000 до 8000 руб.

Заключение.

На этом у меня сегодня всё. Я надеюсь что статья про симптомы пробитой прокладки ГБЦ была вам полезна и полностью ответила на все ваши вопросы. Если вы хотите дополнить статью пересдать вопросы оставляйте комментарии.

Процесс расточки

Для квалифицированного мастера, расточившего десятки, а то и сотни блоков, ничего сложного нет. Но как ни странно, сам процесс начинается с поиска такого специалиста, у которого должно быть качественное точное современное оборудование. Станки для хонингования – это отдельные аппараты, хотя есть и совмещенные. Меняется только головка. Хонинговка применяется после расточки или вместо нее. Для справки, всего бывает три вида станков:

• Вертикально-расточные. Самый распространенный вариант;
• Координатно-расточные. Особенность заключается в точном позиционировании и режимах фрезерования по средствам электроники. Такие станки очень дорогие. Встречаются в фирменных сервисах;
• Горизонтально-расточные. На самом деле это модифицированные фрезерные станки. Они используются редко, так как имеют большие погрешности.

Первоначально мастер производит замеры вручную или уже на станине с надетым на шпиндель измерительным прибором. Эта часть процесса занимает много времени и не терпит спешки. Правильная установка блока на станину по отношению к шпинделю и плоскостям дает нужный результат. Ошибка влечет несносность и отсутствие перпендикуляра, что приведет к износу при работе в двигателе. Далее принимается решение по поводу восстановительных действий. Профессионализм проявляется в способности мастера не выходить из нужных размеров. Непосредственно расточка стакана занимает мало времени. После следует набивка зеркала или хон. В первом случае – полировка до зеркального блеска. Однако есть утверждение, что после хонингования кольца лучше притираются к цилиндрам.

Немного истории

Интересно, что первые двигатели внутреннего сгорания, построенные Отто и Даймлером, не имели прокладки головки блока цилиндров. Она была не нужна. Головка вместе с блоком представляли собой единое целое. Вскоре изобретатели поняли, что это была плохая идея, так как отсутствовал доступ к компонентам в верхней части двигателя.

Первым массовым автомобилем, оснащенным мотором с раздельной головкой и блоком, стал Ford Model T 1908 года. Инженеры тогда уже знали, что прокладка должна быть сплошной и идеально прилегать к обеим поверхностям, так как перепады температуры и давления очень большие.

Но лишь со временем инженеры научились создавать долговечные прокладки, которых хватало на весь срок службы двигателя. Об этом хорошо знают конструкторы, отвечавшие за разработку спортивных двигателей, обладающих чрезвычайно высокой степенью сжатия. Процесс совершенствования был длительным и болезненным. В 40-х годах даже применялись «спортивные швы» — блок и головку сваривали между собой.

Еще один сложный этап для прокладок наступил с распространением наддува, а затем с появлением небольших блоков, выполненных в соответствии с духом даунсайзинга (сокращения объема и увеличения мощности).

Впрочем, современные двигатели и без наддува характеризуются значительно более высокой степенью сжатия, чем раньше. Достаточно упомянуть Mercedes-Benz Typ S 30-х годов. Он выдавал всего 120 л.с. при рабочем объеме 6,8 литра, а степень сжатия была равна 5:1. В настоящее время Skyactiv-X от Mazda имеет коэффициент сжатия 16,3:1.

Сегодня прокладка головки обычно состоит из нескольких слоев различного материала — часто из композитов или металла (например, из стали). В спорте инженеры используют сложные многослойные прокладки (например, MLS – многослойная сталь). Когда-то при подготовке к гонкам Fiat 126 двигателисты использовали медь. Но сегодня это уже прошлое, и почти никто этот тип прокладок не применяет.