Головка блока цилиндров (ГБЦ) силовых агрегатов транспортных средств предназначена для обеспечения герметизации камеры сгорания. Чтобы выполнить это условие, необходимо правильно затянуть крепежные элементы, для этого следует знать, с каким усилием затягивать головку блока цилиндров. Операцию проводят после «обкатки», которая производится на двигателе нового автомобиля или по окончании восстановительных работ силового агрегата.
Из чего состоит ГБЦ
О силах, действующих на ГБЦ во время работы мотора
Силы, действующие на ГБЦ во время завинчивания винтов
В каких случаях необходима затяжка головки цилиндров
Какие ошибки могут возникнуть
Порядок и контроль затяжки ГБЦ
Видео «Как пользоваться динамометрическим ключом»
Комментарии и Отзывы
Из чего состоит ГБЦ
Практически во всех двигателях конструкция ГБЦ одинакова.
Она в себя включает:
- Корпус изделия, который изготавливают методом точного литья. В нем предусмотрены каналы подачи охлаждающей жидкости и моторной смазки трущимся частям.
- Клапаны во впускном и выпускном каналах.
- Вал распределительный (в некоторых конструкциях их два).
Основным элементом ГБЦ является корпус. Он вместе с прокладкой обеспечивает герметизацию камеры сгорания. В корпусе запрессованы направляющие втулки клапанов, их количество зависит от конструктивных особенностей ГБЦ. Клапаны перемещаются во втулках, обеспечивая подачу топлива и вывод отработанных газов. Для изготовления корпуса головки используют алюминий, она крепится к блоку болтами, производимыми из высококачественной стали.
Головка блока цилиндров
Коэффициент температурного расширения у этих металлов разный, поэтому обеспечить высокую герметичность камеры сгорания возможно только в том случае, когда головка будет затягиваться равномерно по всей плоскости блока цилиндров. Если это условие не выполняется, силовой агрегат может выйти из строя.
О силах, действующих на ГБЦ во время работы мотора
Обеспечить равномерность теплового воздействия на головку в работающем двигателе невозможно. Наиболее сильному нагреву подвергаются места в корпусе, располагающиеся над камерой сгорания, что вызывает напряжение металла на этих участках. Сила давления корпуса из алюминия на прокладку между ГБЦ и блоком цилиндров сильно увеличивается, что может вывести её из строя. Чтобы этого избежать, производится периодическая протяжка болтов крепления ГБЦ.
Силы, действующие на ГБЦ во время завинчивания винтов
Обеспечить высокую герметичность камеры сгорания только установкой головки на блок цилиндров не получается, поэтому между ними стоит прокладка. Она имеет более низкую жесткость, при затяжке болтов прокладка сжимается, тем самым производится уплотнение зазоров. Если завинчивание крепежных винтов производится в произвольном порядке, а момент затяжки болтов ГБЦ на ключе не контролируется, можно получить деформацию корпуса головки или прогорание прокладки.
Следует напомнить, что такое момент затяжки болтов. Под этим подразумевается величина усилия на гаечном ключе, которое обеспечит герметичность соединения головки и блока цилиндров. Момент затяжки болтов и последовательность выполнения работы указываются в инструкции по ремонту и эксплуатации транспортного средства. Эти рекомендации следует выполнять неукоснительно.
В каких случаях необходима затяжка головки цилиндров
Конструкция движков постоянно совершенствуется, срок службы увеличивается, а объем работ по обслуживанию силовых агрегатов уменьшается. Моторы, выпущенные после 2010 года, уже не нуждаются в периодической протяжке болтов крепления головки. Для более ранних моторов проводить такую операцию рекомендуют при каждом очередном ТО. При длительной эксплуатации машины иногда появляются следы протечек моторного масла или охлаждающей жидкости. В таком случае необходимо немедленно подтянуть крепеж ГБЦ, иначе может потребоваться серьезный ремонт мотора. Причинами появления протечек может быть перегрев силового агрегата и несоблюдение порядка затягивания болтов.
Когда усилие затягивания крепежных винтов движка ниже рекомендованных, может произойти прогорание прокладки, которое повлечет за собой демонтаж головки с последующей заменой поврежденной детали. Отмечены случаи, когда ремонтники не соблюдают порядок и момент затяжки ГБЦ, поэтому водители со стажем проводят проверку состояния болтов при пробеге 1 тыс. км после ремонта мотора.
Основные рекомендации
Прежде всего следует отметить, что такая процедура может проводиться после ремонта силового агрегата или с целью проверки величины момента затяжки болтов в процессе эксплуатации мотора. Если ГБЦ была демонтирована, следует внимательно осмотреть болты, а также отверстия в блоке цилиндров для их установки. Винты не должны иметь удлинения или деформации резьбовой части. Отверстия в блоке под болты очищают от остатков моторного масла, жидкости, других посторонних частиц. Если этого не сделать, можно повредить цилиндровый блок, при этом ГБЦ затянуть с требуемым усилием не получится.
Работу следует начинать только после ознакомления с рекомендациями изготовителей автомобиля по эксплуатации и ремонту. Там водитель найдет все необходимые сведения для выполнения работы, в том числе усилия и очередность затягивания болтов.
Важно! Для движков с болтами типа TTY существует запрет на повторное использование, так как они могут оборваться.
Еще одной особенностью использования таких болтов является установка их под определенным углом. Для этого потребуется специальный ключ с индикатором, который покажет градус наклона.
Пользователь Игорь Иванов показывает на видео установку и затяжку ГБЦ.
Какие ошибки могут возникнуть
К сожалению, водители, самостоятельно выполняющие восстановление силового агрегата, допускают досадные ошибки, которые могут нанести вред блоку цилиндров и рабочему инструменту.
К ним можно отнести следующее:
- оставление моторной смазки или других посторонних частиц в местах установки крепежных изделий;
- завышение величины усилия затягивания болтов;
- применение инструмента, не предназначенного для этой операции;
- несоблюдение очерёдности затягивания ГБЦ;
- использование болтов несоответствующей длины.
Если момент подтягивания крепежных винтов моторе определять «на глазок», чаще всего происходит перетяжка, которая приводит к разрыву болтов. Изношенными гранями ключа можно повредить головку крепежного элемента, после чего завернуть или вывернуть его будет невозможно. Самостоятельно изменённый порядок установки болтов приведет к возникновению перенапряжений в корпусе головки, а это чревато появлением трещин. Они могут быть сквозными, что способствует появлению протечек смазки или охлаждающей жидкости. Появится прорыв газов во впускном или выпускном коллекторе. Начнутся перебои в работе мотора, потеряется его мощность.
Если через трещины или прогары жидкость для охлаждения мотора попадёт в систему смазки, произойдет разжижение моторного масла. После этого давление смазки уменьшится, и поступление его к местам трения будет недостаточным, а вкладыши коленчатого вала могут провернуться. Многими документами допускается повторное применение крепежных элементов, но лучше использовать новые изделия. Крепиться ГБЦ к блоку цилиндров должна только качественными винтами.
Порядок и контроль затяжки ГБЦ
При выполнении затяжки следует делать это равномерно, без лишних усилий и спешки.
Перед началом работы нужно приготовить следующие инструменты и расходные материалы:
- динамометрический ключ с насадкой, которая будет соответствовать головке болта;
- небольшое количество моторного или любого другого масла;
- ветошь.
Независимо от конструкции силового агрегата, будь то 402, 406 двигатель или даже G4EE, 4B12, затягиваться ГБЦ будет всегда одинаково. Винты крепления будут расположены параллельно относительно камер сгорания. Инструкция по эксплуатации подскажет, с каким усилием затягивать головку блока цилиндров.
Порядок выполнения работы будет примерно таким:
- Крепежные болты смазывают небольшим количеством масла.
- Устанавливают их на своё место и заворачивают рукой, насколько получится.
- Далее понадобиться специальный динамометрический ключ. С его помощью производят затяжку с усилием, равным примерно 1-2 кгс*м, согласно схеме для данного мотора.
- На следующем этапе усилие доводят до 5-8 кгс*м (при этом следуют рекомендациям производителя автомобиля).
Через небольшой промежуток времени операцию повторяют 1-2 раза, поворачивая болты примерно на четверть оборота. После пробега около 500-1000 км проверяют степень затяжки, но не для всех типов силовых агрегатов. Если применяются пружинные болты, такая операция не потребуется.
Видео «Как пользоваться динамометрическим ключом»
Пользователь Александр Март показывает видео об использовании динамометрического ключа.
Головка блока цилиндров (ГБЦ) в двигателе играет чрезвычайно важную роль. В ней размещён газораспределительный механизм, который отвечает за порядок впрыска топлива и отвода отработанных газов. ГБЦ находится под постоянным воздействием большого давления газов и высокой температуры. Крепится ГБЦ при помощи болтов, шпилек и гаек, к правильной затяжке которых предъявляются повышенные требования.
Важность правильной затяжки болтов или гаек ГБЦ
Головка блока цилиндров (ГБЦ) — один из важнейших узлов автомобиля. Она закрывает блок цилиндров. В ней расположены распределительные валы, клапанные крышки и другие детали газораспределительного механизма. На ГБЦ постоянно воздействуют огромные переменные силы давления и температуры. Поэтому к её резьбовому креплению предъявляются особые требования.
Головка блока постоянно должна испытывать силу сжатия, которая задаётся определённым моментом затяжки резьбового крепления. Для того чтобы сила сжатия была равномерно распределена по поверхностям стыка головки с блоком цилиндров предусмотрено большое количество стяжных болтов или шпилек с гайками. Равномерность прижатия ГБЦ к блоку цилиндров обеспечивается определённой схемой порядка затяжки резьбовых соединений. Для уплотнения стыка используется прокладка головки блока, сделанная из особого материала, устойчивого к высокой температуре. При затяжке крепления головки она даёт усадку в тысячные доли миллиметра, что обеспечивает надёжную герметизацию стыка.
Соблюдения правильного порядка затяжки болтов ГБК гарантирует правильность её прижатия к блоку цилиндров
Последствия от перетяжки болтов крепления ГБЦ
Если затяжка резьбовых соединений головки блока ведётся с превышением усилия от номинального, то сила растяжения, которая воздействует на болт или шпильку, начнёт разрушать резьбу в блоке или вытягивать тело крепёжного элемента. Наступает так называемый момент текучести, когда при дальнейшем увеличении силы затяжки сила прижатия начнёт уменьшаться. Итог: быстрое прогорание прокладки в месте наихудшего сжатия.
Если же резьба в отверстиях блока будет сильно повреждена, то она уже не сможет обеспечить необходимое прижатие головки при правильном моменте затяжки. Её потребуется восстанавливать, а это дополнительные затраты. Опытные ремонтники мотористы на практике чувствуют предельную силу затяжки, которую может выдержать резьбовое соединение. Они никогда не допустят дефектов от перетяжки болтов или гаек.
Работа динамометрическим ключом
Что будет, если недостаточно затягивать болты крепления ГБЦ
Если крепление головки выполняется с минимальным усилием, то это приведёт к слабому прижатию её к поверхности блока цилиндров. Между прокладкой и прилегающими к ней плоскостями блока и головки образуются микроскопические зазоры, которые обязательно приведут к прогоранию уплотняющего материала.
Проверка плосткости головки блока специальной линейкой
Недостаточная затяжка болтов крепления не обеспечивает нормального прилегания головки, что может вызвать коробление её стыковой поверхности.
Виды ключей для правильной затяжки резьбовых соединений
Затяжка резьбового соединения должна делаться с таким усилием, чтобы исключить:
- неплотное прилегание сопрягаемых поверхностей скрепляющихся деталей;
- срыв ниток резьбы;
- механическое разрушение тела болта;
- проворачивание граней у гайки или головки болта;
- разрушение гравёрных шайб.
Любой материал, из которого сделан блок (головка цилиндров, крепёжные болты), имеет свой предел прочности. Именно наименьший предел прочности самого слабого звена в узле крепления определяет наибольшее усилие затяжки. Самое слабое звено в креплении головки блока цилиндров — болты (шпильки) и резьба в отверстиях блока. Их слабость определяется не столько прочностью материала их изготовления, сколько несопоставимыми размерами (диаметром) с габаритами, массой блока и головки цилиндров. Понятно, что для разрушения солидного чугунного блока или массивной дюралевой головки нужно приложить гораздо больше усилий, чем для разрыва тонкого болта, сделанного из высокопрочной легированной стали.
Какое усилие нужно прикладывать
Пороговое или предельное значение прочности ответственных деталей обычно даётся в паспортных данных двигателя. Там же приводятся значения максимальных усилий затяжки болтов крепления ГБЦ. Для выполнения затяжки с требуемым усилием служат специальные динамометрические ключи.
По способу регулирования и индикации динамометрические ключи делятся на следующие категории:
- Нерегулируемые с постоянным моментом затяжки. Они применяются для затяжки ГБЦ на конвейерах при сборке двигателей. Их достоинства — высокая надёжность.
- Регулируемые на предельный момент затяжки. Это так называемые трещотки с возможностью установки определённого момента затяжки. При достижении этого усилия трещотка срабатывает, и дальнейшее закручивание становится невозможным. Трещоточная насадка часто оснащается реверсом. В этом случае ей можно не только закручивать болты и гайки, но и откручивать их. Трещоткой комплектуются многие наборы головок.
- Со шкалой и стрелкой. Таким ключом можно вести затяжку резьбовых соединений с разными усилиями. Главные условия: нужно много свободного места и возможность удобного наблюдения за шкалой. Входит в набор инструментов слесарей-мотористов.
- Цифровая индикация в компактном приборе, измеряющем приложенное усилие. Очень точный, надёжный, удобный в работе инструмент. С его помощью можно затягивать болты крепления головки блока с точностью до сотых долей Нм непосредственно на двигателе автомобиля.
- Комбинация выставляемого усилия затяжки с контролем по цифровой или стрелочной индикации. Такие ключи защищают резьбу от прикладывания чрезмерного усилия затяжки, одновременно позволяя контролировать величину момента с помощью прибора индикации.
Фотогалерея: виды динамометрических ключей
Общие правила затяжки креплений головки блока
У головок разных моделей двигателей параметры порядка и момента затяжки ГБЦ сильно отличаются друг от друга. Но есть общий набор универсальных правил, которые подойдут ко всем типам моторов:
- Затяжка головки блока ведётся согласно схеме, разработанной производителем двигателя.
- Момент затяжки болтов крепления или гаек также определён производителем и отражён в инструкции по эксплуатации этого легкового автомобиля.
- Затяжка ведётся исправным и калиброванным динамометрическим ключом.
- Болты крепления или шпильки с гайками используются в идеальном состоянии без повреждения резьбы и тела болта или шпильки. Резьба должна быть чистой, без зазубрин и заусенцев.
- Свою специфику имеют болты для затяжки головки блока типа TTY. У них указывается не момент силы, а установочный градус. Нужные сведения содержатся в инструкции по эксплуатации силового агрегата.
- В глухих отверстиях в блоке под болты ничего не должно находиться. Маслом следует поливать резьбу болта, а заливать смазку в «слепое» гнездо не рекомендуется.
- Перед использованием болтов следует произвести контрольную проверку их состояния. Если при воздействии на болт моментом в 20 кГм момент текучести не достигается — его нужно менять. Причина — повышенная прочность. Если наблюдается, что момент затяжки начал уменьшаться при нагрузке — это сигнал о начале разрушения болта. Его обязательно нужно менять.
- Прокладку головки блока для замены нужно покупать только оригинальную, потому что она не даёт усадки.
Как сделать динамометрический ключ своими руками
Чтобы самостоятельно смастерить необходимый всем механикам инструмент, нужно знать его устройство. В принципе, конструкция динамометрического ключа проста. Это накидной ключ или четырёхгранник под головку с воротком, в который встроен динамометр.
Динамометрический ключ несложно сделать своими руками
Для работы вам понадобятся:
- вороток;
- ручной динамометр с пределом взвешивания 35–40 кг;
- удлинитель;
- таблица предельных усилий для затяжки крепления ГБЦ.
Усилие затяжки в таблице приводится в Нм (Ньютон-метрах), а динамометр измеряет вес в кг. Поэтому сначала нужно разобраться с числами.
Длина воротка постоянна. Её легко измерить. Если в таблице предельное усилие равно 30 Нм, а длина воротка равна 0,3 м, то усилие, показываемое динамометром, должно равняться 30 : 0,3 = 100 Н.
Один кг равняется 10 ньютон. Следовательно, прибор должен фиксировать усилие, равное 10 кг.
Чтобы сделать усилие меньше, нужно длину воротка увеличить. Для этого воспользоваться удлинителем. А дальше всё просто. На конце удлинителя сверлим дырку для верхнего крючка безмена. За нижний конец весов тянем до достижения нужного усилия.
Момент затяжки и порядок затяжки болтов ГБЦ
Разным моделям двигателей требуются различные усилия для затяжки головки блока. Имеются различия и в порядке затягивания болтов крепления. Все эти сведения указаны в паспорте двигателя. Ещё раз подчеркнём важность правильного выполнения затяжки и соблюдения величины её момента.
Порядок затяжки болтов крепления ГБЦ
Начинается затяжка крепления ГБЦ всегда со средних болтов. Это правило нужно соблюдать потому, что необходимо обеспечить наиболее плотное прилегание сопрягающих поверхностей. Каждая ГБЦ клапанного двигателя должна быть установлена без перекосов и ненужного напряжения металла. Затяжка резьбовых соединений обязательно делается в несколько заходов. Важно соблюдать постоянство усилия для каждого болта в каждом заходе.
Предельные крутящие моменты для болтов
Можно ли правильно затянуть резьбовые соединения ГБЦ без динамометрического ключа
Затягивать резьбовые соединения при отсутствии соответствующего оборудования категорически не стоит автолюбителям, которые решили самостоятельно поменять прокладку головки блока или притереть клапаны.
Динамометрическим ключом не всегда пользуются при затяжке опытные слесаря-ремонтники, которые способны почувствовать на практике предел прочности любого болта. Но такая способность приходит не сразу. Для этого нужно поработать динамометрическими ключами несколько лет.
Но даже специалисты с большим стажем болты крепления головки блока цилиндров на дорогих марках легковых автомобилей затягивают динамометрическим ключом, потому что эта операция напрямую влияет на долговечность работы силового агрегата. В экстренной ситуации, когда нет возможности воспользоваться динамометрическим ключом, можно применить вариант с механическим или электронным кантором. В приведённом ниже видео опытный слесарь объясняет зрителям, как можно правильно затянуть головку блока цилиндров без ключа. При этом стоит иметь в виду, что правильность выполнения работ стоит проверить с помощью угломера.
Видео: как проверить затяжку головки блока цилиндров
Затяжка болтов крепления ГБЦ на автомобилях с пробегом — дело ответственное, трудное, специфическое. Ответственное, потому что от правильной затяжки зависит нормальная и долговечная работа двигателя. Трудное, поскольку эту работу выполнять не совсем удобно из-за тесноты и недостаточной обзорности. Специфическое — потому что нужно болты подтягивать в несколько заходов, по определённой схеме, с помощью специального динамометрического инструмента.
От правильной затяжки головки блока цилиндров (ГБЦ) зависит мощность и состояние двигателя. Ведь ГБЦ – неотъемлемая часть камеры сгорания, поэтому влияет на все процессы, связанные работой мотора. Если ГБЦ затянута неплотно, во время работы двигателя выхлопные газы будут прорываться в системы смазки и охлаждения, меняя качества масла и тосола или антифриза. Это приведет к тому, что начнут смешиваться масло и охлаждающая жидкость. Если такое произошло, двигатель необходимо немедленно ремонтировать, в противном случае велика вероятность таких повреждений, после которых дешевле будет установить другой мотор.
Из чего состоит ГБЦ
На любом типе двигателя ГБЦ устроена одинаково. Она состоит из:
- корпуса (головки), в котором проходят каналы масляной и охлаждающей систем;
- впускных и выпускных клапанов;
- одного или двух распределительных валов.
Корпус – основной элемент ГБЦ. Он обеспечивает циркуляцию смазки и охлаждающей жидкости, является основанием для распределительных валов и клапанов. Если корпус ГБЦ правильно закреплен на блоке двигателя, то все системы мотора работают штатно. Если ГБЦ затянута неравномерно, то велика вероятность образования трещин в корпусе головки. ГБЦ изготовлена из алюминия, а болты крепления из стали. Поэтому температурное расширение головки и болтов не одинаково. Если какая-то часть ГБЦ затянута плохо, это приведет к появлению напряжений в ней, ведь одна часть головки увеличится сильней, чем другая.
Как правильно затягивать головку
Основное правило при затяжке головки – делать все равномерно и не переусердствовать. Поэтому, прежде чем закручивать болты крепления ГБЦ, необходимо внимательно прочитать инструкцию по ремонту (мануал) вашего автомобиля. Ведь усилие (момент) затяжки для блоков из чугуна и алюминия различаются. Нередко момент затяжки отличается даже на разных моделях двигателя одного производителя.
Для затяжки вам понадобятся немножко моторного или трансмиссионного масла, динамометрический ключ и насадка (переходник) соответствующая головке болтов. Вне зависимости от того, устанавливаете вы полностью собранную головку или только корпус, затяжка производится одинаково. Вставьте все болты (предварительно смазав резьбу моторным маслом) в отверстия головки и блока и вкрутите рукой насколько возможно. Затем с помощью динамометрического ключа начинайте затягивать болты до усилия в 1 – 2 кг.м. Затем до 5 – 8 кг.м. Порядок затяжки болтов указан на фотографии. Если вы устанавливаете ГБЦ на рядный двигатель с 5 – 8 цилиндрами, то вначале закручиваете середину, затем постепенно движетесь к краям. Это позволит избежать повреждения ГБЦ и прокладки.
После того, как затянули все болты с усилием 5 – 8 кг.м, в том же порядке протяните их еще 1 – 2 раза, поворачивая на ¼ оборота. Головка затянута. После того, как автомобиль пробежит 500 км, необходимо еще раз довернуть все болты на ¼ оборота (не на всех машинах). Если вы установили головку на пружинные болты, то эта операция не нужна.
Ошибки при затяжке головки
Наиболее частые ошибки, которые приводят к повреждению блока цилиндров или ГБЦ:
- заливка масла в резьбовые колодцы;
- перетяжка болтов;
- использование несоответствующей насадки на ключ;
- неправильный порядок затяжки болтов;
- использование слишком длинных болтов.
Если резьбовой колодец блока цилиндров не удалось очистить от ржавчины, окалины и грязи, то болт без смазки очень трудно закрутить. Поэтому затяжка получается слабей, чем должна. Большинство мотористов смазывают болты, но неопытный автолюбитель может, для лучшей смазки, налить масла в колодец. В результате произойдет разрушение колодца и блок цилиндров придется менять.
Если затягивать ГБЦ без динамометрического ключа, то усилие определяется «на глазок». В результате вместо 16 – 19 кг.м. накручивают и 25 – 30. Это нередко приводит к поломке болтов и необходимости дорогостоящего ремонта блока цилиндров. Головки большинства болтов ГБЦ изготовлены под внутренний или наружный шестигранник (иногда квадрат). Если насадка на ключ со слизанными гранями, то при затяжке болта ее может провернуть. В результате грани шляпки болта также окажутся слизанными и его будет сложно не только закрутить, но и выкрутить.
Видео – Момент затяжки ГБЦ – динамометрический ключ
Использование другого порядка затяжки болтов приводит к появлению напряжений в корпусе ГБЦ. Поскольку алюминий, из которого выполнена головка, плохо переносит такие нагрузки, то в корпусе ГБЦ появляются трещины.
Через эти трещины происходит утечка продуктов сгорания топлива, что приводит к падению мощности и приемистости мотора, увеличению расхода топлива и снижению ресурса двигателя. Также через трещины происходит смешивание масла и охлаждающей жидкости. Когда антифриз, вода или тосол попадают в масло, они резко ухудшают его смазывающие свойства, в результате чего возрастает износ всех трущихся деталей двигателя. Нередко это приводит к проворачиванию вкладышей коленчатого вала и заклиниванию мотора.
Хотя большинство инструкций по ремонту допускают повторное использование болтов, желательно каждый раз использовать новые. Ведь в процессе затяжки длина болта увеличивается. Поэтому в мануале прописана максимальная длина болта, при которой еще возможно его использование. Если же болт окажется чуть длинней, то упрется в дно резьбового колодца блока цилиндров, в результате чего или сломается или расколет блок.
