Двигатели ВАЗ имеют классическую конструкцию, они состоят из двух основных частей — блока цилиндров и головки блока цилиндров (ГБЦ). Блок — это горячее сердце, а ГБЦ — это холодная голова, которая заставляет мотор работать. О головках блока моторов ВАЗ, их назначении, устройстве и обслуживании читайте в данной статье.
Назначение и функции головки блока цилиндров
Все современные бензиновые двигатели имеют одинаковую конструкцию, отличаясь лишь деталями. Каждый мотор состоит из двух основных частей — блока цилиндров и головки блока цилиндров (ГБЦ), которая как крышка накрывает блок. Такую разъемную конструкцию имеют и моторы Волжского автозавода (ВАЗ).
Головка блока цилиндров выполняет несколько основных функций:
- Обеспечение необходимой формы и герметичности камер сгорания;
- Выполнение функций газораспределения — ГБЦ служит корпусом для всего газораспределительного механизма, в головке же располагаются впускные и выпускные каналы;
- Обеспечение достаточной механической и тепловой прочности;
- Смазка ГРМ;
- Охлаждение камер сгорания со всей верхней частью двигателя (а также обеспечение герметичности водяной рубашки мотора);
- Обеспечение надежного монтажа для установки свечей зажигания, внешних элементов ГРМ и иного оборудования.
Таким образом, головка блока играет очень важную роль в двигателе, делая в принципе возможной его работу. Поэтому любая неисправность, деформация или повреждение ГБЦ или ее отдельных компонентов влечет за собой ухудшение работы двигателя, а в ряде случаев и полный отказ силового агрегата.
Устройство ГБЦ двигателей ВАЗ
Все описанные выше функции головка блока выполняет с помощью встроенных в нее деталей и целых узлов. Основу головки составляет цельнолитая деталь, изготовленная из прочного алюминиевого сплава, который обладает высокой теплопроводностью, а также некоторой вязкостью — она необходима для прочного прилегания головки через прокладку к блоку цилиндров.
В ГБЦ имеется ряд отверстий, полостей и углублений различной формы и назначения:
- Камеры сгорания;
- Полости водяной рубашки охлаждения (в головках современных типов там же располагаются и ребра жесткости);
- Впускные и выпускные каналы;
- Каналы для установки клапанов;
- Шахта для цепи ГРМ (в ГБЦ моторов ВАЗ «Классика»);
- Отверстия под установку свечей зажигания, датчиков (температуры, фаз, давления масла) и других деталей;
- Отверстия для болтов, с помощью которых головка прикручивается к блоку;
- Масляные каналы;
- Масляная ванна для смазки деталей ГРМ;
- Место для установки пенала с распределительным валом (на моделях ВАЗ «Классика»);
- Постель для установки распределительного вала (на поздних моделях ВАЗ).
На головку блока цилиндров тем или иным способом устанавливается ряд деталей и целых узлов, в том числе:
- В специальные каналы запрессовываются направляющие втулки клапанов;
- В верхней части камер сгорания устанавливаются седла клапанов (в ранних моделях — чугунные, в поздних — металлокерамические);
- Клапаны, пружины, рычаги привода клапанов и т.д.;
- Распределительный вал (или два вала в современных моделях) с подшипниками, сальниками и заглушками, в моделях ВАЗ «Классика» — вал с пеналом, в поздних моделях — алюминиевый корпус подшипников распределительного вала (в двигателях ВАЗ-2108, 2109, 21099 и некоторых моделей десятого семейства таких корпуса два, в двигателях актуальных моделей Lada — один, но большого размера);
- Впускной коллектор или дроссельный узел;
- Выпускной коллектор;
- Тройник для соединения ГБЦ с системой охлаждения;
- Свечи зажигания;
- Датчики температуры охлаждающей жидкости, аварийного падения давления масла, фаз ГРМ и другие;
- Успокоитель и натяжитель цепи или ремня привода ГРМ;
- Провод «массы»;
- Топливопровод;
- На многих моделях головок — трамблер, генератор и другие детали.
Сверху головка блока цилиндров закрывается с помощью крышки, которая выполняет защитные функции — она оберегает детали ГРМ от внешних воздействий. В крышке предусмотрена горловина для заливки масла, а также отверстия для болтов, с помощью которых крышка крепится к ГБЦ. Установка крышки производится через прокладку.
Сама головка блока ВАЗ устанавливается на блок цилиндров чрез прокладку, монтаж осуществляется на десяти болтах (во всех моделях), во многих головках есть и одиннадцатый болт, прикручиваемый сбоку. Прокладка обеспечивает необходимую герметичность камер сгорания, а также в некоторых пределах регулирует их объем.
В целом, ГБЦ автомобилей ВАЗ, особенно ранних моделей («Классика») имеют довольно простое устройство, поэтому обладают высокой надежностью и долговечностью. И благодаря своей конструкции их можно обслуживать и ремонтировать самостоятельно, без помощи специалистов. Этим пользуются очень многие владельцы старых «Жигулей», «Самар», «Спутников», ВАЗ десятого семейства, современных «Калин», «Приор» и «Грант», а также оснащенных теми же двигателями «Нив».
Типы головок блока цилиндров двигателей ВАЗ
В настоящее время Волжский автозавод выпускает большое количество (несколько десятков) моделей и модификаций двигателей для своих автомобилей, и практически на каждом из них используется своя головка блока. Однако все головки ВАЗ по ряду признаков можно разделить на группы.
По типу образования и подачи горючей смеси в камеры сгорания:
- Головки для классических карбюраторных двигателей;
- Головки для двигателей с системой впрыска топлива (инжекторные двигатели).
Все модели ВАЗ вплоть до десятого семейства изначально оснащались классическими карбюраторными двигателями, только в 2000-х годах Волжский автозавод стал устанавливать на моторы систему впрыска топлива. Все современные модели оснащаются инжекторами, однако такие моторы устанавливались и на многие автомобили ВАЗ «Классика» поздних выпусков (главным образом, на ВАЗ-2107). ГБЦ для инжекторов отличаются от ГБЦ для карбюраторных двигателей формой камер сгорания, креплением впускного коллектора и некоторыми другими деталями.
По количеству клапанов:
- ГБЦ традиционной конструкции с 8 клапанами;
- ГБЦ современной конструкции с 16 клапанами.
Сегодня 8-клапанные двигатели все еще находят самое широкое применение, в том числе и на новых моделях (Lada Kalina и другие). Однако большинство новых автомобилей ВАЗ оснащаются 16-клапанными двигателями.
Наконец, все головки можно разделить на несколько типов по назначению:
- ГБЦ индивидуальной конструкции для моторов моделей ВАЗ «Классика»;
- Унифицированные головки 21011-1003011-10 для всех двигателей ВАЗ «Классика»;
- Головки для моделей ВАЗ-2108, 2109 и 21099, а также 2113, 2114 и 2115;
- Головки для двигателей моделей десятого семейства ВАЗ-2110, 2111 и 2112;
- ГБЦ для карбюраторных двигателей автомобиля ВАЗ-2121 «Нива»;
- Головки для инжекторных двигателей ВАЗ «Классика» и «Нива»;
- Головки для новых двигателей Lada Kalina, Priora и Granta (разные для 8-ми и 16-клапанных моторов, а также для моторов с одним и двумя распределительными валами).
Необходимо отметить, что все моторы для классических моделей имеют принципиальное отличие от моторов автомобилей семейств «Самара», «Спутник» и более поздних. Дело в том, что на первых «Жигулях» (и вплоть до моделей ВАЗ-2107) двигатель имел продольное расположение, то есть — ось мотора (которую можно условно проложить по коленчатому валу) располагалась вдоль продольной оси автомобиля. А на более поздних моделях (начиная с ВАЗ-2108) двигатель стал располагаться поперечно. Это наложило свой отпечаток на конструкцию двигателя, в том числе и на конструкцию ГБЦ.
Головки блока ранних моделей имеют два основных отличия от головок поздних моделей:
- В ГБЦ моторов ВАЗ-2101 — 2107 имеется шахта для цепи ГРМ, в более поздних двигателях привод ГРМ укрыт декоративной пластиковой накладкой;
- В ГБЦ ранних моделей распределительный вал укладывается в отдельный «пенал», в более поздних моделях распредвал укладывается непосредственно в головке, и сверху укрывается крышками (а в самых новых моделях — корпусом подшипников вала ГРМ).
Конечно, есть и иные отличия, которые незаметны на первый взгляд — иная геометрия и размеры камер сгорания, впускных и выпускных клапанов, другое расположение полстей водяной рубашки и т.д.
Особую категорию составляют головки блока ВАЗ для тюнинга. Волжские моторы имеют неплохой потенциал для форсирования и улучшения работы, однако при массовом производстве реализовать все возможности мотора невозможно по экономическим и иным причинам. А улучшить работу мотора можно с минимальными доработками ГБЦ — изменением формы и объема камер сгорания, установкой других клапанов, преобразованием форм и сечений впускных и выпускных каналов и т.д. Все это реализуется в специальных головках для тюнинга двигателей ВАЗ — установка такой головки повышает мощность двигателя, делает его работу более стабильной и надежной, хотя не всегда это хорошо сказывается на экономичности. Сегодня тюнинговые ГБЦ для ВАЗ становятся все более популярными, но более широкому их распространению мешает относительно высокая стоимость.
Запомнить все разновидности моторов и головок блока цилиндров, используемых на всех моделях ВАЗ, могут только постоянно работающие с этими деталями специалисты, поэтому перед покупкой новой ГБЦ или деталей для нее необходимо уточнить модель и модификацию мотора, а также каталожные номера всех деталей. Эта предосторожность будет нелишней, и она позволит избежать проблем с ремонтом двигателя старых «Жигулей» и новых автомобилей Lada.
Рекомендации по обслуживанию и ремонту головки блока
Головка блока цилиндров во время эксплуатации не требует какого-то специального обслуживания (за исключением рекомендации избегать перегрева двигателя — вследствие этого головку может просто-напросто повести), однако ГБЦ и установленные в ней детали периодически могут выходить из строя, что потребует ее снятия и ремонта.
Наиболее часто головку блока ВАЗ приходится снимать для замены прокладки, расположенной между ней и блоком. О том, что пора снять ГБЦ и заменить прокладку могут говорить следующие признаки:
- Появление подтеков масла на линии соединения головки и блока;
- Утечка охлаждающей жидкости через прокладку наружу или в картер двигателя (последнее определяется с помощью масляного щупа — масло в этом случае становится мутным, зачастую приобретает бурый оттенок);
- Прорыв газов из камер сгорания в водяную рубашку (о чем могут свидетельствовать выбросы охлаждающей жидкости при открытии пробки радиатора на работающем двигателе).
Однако существуют и иные неисправности, которые требуют снятия головки ГБЦ — замена клапанов, ремонт поршневой группы и другие.
Снятие ГБЦ
О том, как производится снятие головки блока цилиндров, подробно описано в инструкции по эксплуатации автомобиля, поэтому здесь лишь вкратце опишем общий порядок выполнения этой работы. Обычно данная операция производится следующим образом:
- Поставить автомобиль на ровную площадку, зафиксировать с помощью ручного тормоза, рычаг переключения передач установить в нейтральное положение;
- Отсоединить от аккумулятора провод «массы» (минусовой);
- По меткам на шкивах (или шестернях) и двигателе установить первый цилиндр в ВМТ (на новых моделях для этого предварительно необходимо открутить защитный кожух привода ГРМ);
- Слить из двигателя охлаждающую жидкость;
- Отсоединить все подключенные к ГБЦ провода — бронепровода свечей зажигания, провода датчиков, клеммы подключения «массы» и т.д.;
- Отсоединить от ГБЦ патрубки системы охлаждения, топливопроводный шланг и иные трубки;
- На некоторых моделях — открутить трамблер, генератор и другие детали;
- Освободить карбюратор или дроссельный узел от патрубков, проводов, тросов и других деталей;
- Открутить от выпускного коллектора приемную трубу глушителя;
- С помощью специального инструмента демонтировать шестерни, натяжные ролики и другие детали привода ГРМ;
- Снять крышку ГБЦ;
- Открутить десять болтов крепления головки к блоку;
- Снять ГБЦ.
Теперь можно заменить прокладку либо произвести ремонт головки, для чего от нее откручиваются впускной и выпускной коллекторы, а она разбирается дальше (рассухариваются и вынимаются клапаны, снимается распределительный вал и т.д.). Но в любом случае снятую головку необходимо всесторонне осмотреть и проверить ее состояние, о чем рассказано ниже.
Необходимо обратить внимание на два очень важных момента. Во-первых, болты головки необходимо откручивать в определенном порядке и по определенной схеме. Обычно откручивание начинается с центральных болтов, а последними отворачиваются крайние болты, причем сначала все болты нужно ослабить (не более чем на один оборот), а уже затем полностью выкручивать.
Во-вторых, съем головки блока необходимо производит очень аккуратно, чтобы не повредить ее, особенно ее нижнюю (привалочную) поверхность. Поэтому при снятии ГБЦ ни в коем случае нельзя поддевать ее отверткой или иными инструментами, лучше сдвинуть головку вбок, а затем поднять руками. В некоторых двигателях можно приподнять головку, с помощью импровизированного рычага из отвертки, подложенной под выпускной коллектор.
Снятую головку необходимо укладывать только нижней стороной на ровные и чистые деревянные бруски — это предотврати нижнюю часть от царапин и деформаций. И, конечно же, ни в коем случае нельзя бросать головку, так как при падении она может получить серьезные повреждения и будет непригодна для дальнейшего использования.
Проверка, ремонт и замена деталей головки
При снятии головки блока цилиндров даже для замены прокладки стоит провести ее проверку, а при необходимости и ремонт. В первую очередь необходимо выполнить следующее:
- Очистить нижнюю часть головки и верхнюю часть блока цилиндров от остатков старой прокладки (это нужно делать без применения острых предметов), необходимо добиться, чтобы эти поверхности были сухими и блестящими;
- Промыть ГБЦ, очистить нагар с камер сгорания, удалить масло из всех каналов и отверстий и т.д. Также необходимо промыть масляные каналы, для чего в них (после заглушки вертикального канала) на 15-20 минут заливается бензин. В новых моделях двигателей Lada бензином промыть нужно и корпус подшипников распредвала (в него также на 15-20 минут наливается бензин, тереть корпус не нужно, так как в этом случае есть риск его повреждения);
- Проверить головку на предмет трещин, сколов, вмятин и иных деформаций, ГБЦ с трещинами или повреждениями подлежит замене;
- Проверить все отверстия и опорные поверхности на предмет износа, задиров, прогорания и иных повреждений (седла клапанов, опорные поверхности подшипников и других);
- Такую же проверку провести в отношении движущихся и соприкасающихся деталей — толкателей и втулок клапанов, кулачков, коромысел и других. Особенно тщательно нужно проверить кулачки и опорные поверхности распределительного вала, при обнаружении задиров или глубоких борозд вал нужно заменить;
- Проверить клапаны, зазоры между ними и втулками, очистить их от нагара;
- Проверить целостность и геометрию пружин клапанов и других деталей ГРМ;
- Проверить геометрию (плоскостность) всех гладких поверхностей — нижней (привалочной), а также поверхностей крепления впускного и выпускного коллекторов. Проверка производится с помощью металлической линейки — ее необходимо прикладывать ребром вдоль и по диагоналям поверхности, и с помощью щупа измерять толщину появляющихся при этом щелей. Допускается отклонение от плоскостности не более чем в 0,1 мм, в противном случае необходимо либо шлифовать неровную поверхность, либо установить новую головку;
- Произвести проверку герметичности водяной рубашки. Для этого необходимо плотно закрыть выходное отверстие водяной рубашки, и налить в нее керосин или иную текучую жидкость. Если в течение 15-20 минут уровень жидкости останется неизменным, значит ГБЦ герметична, падение уровня жидкости говорит о наличии трещин или иных повреждений, в этом случае головка подлежит замене;
- Произвести проверку герметичности прилегания клапанов. Для этого нужно перевернуть головку и налить в камеры сгорания керосин или иную текучую жидкость. Если в течение 3 минут уровень жидкости останется неизменным, то клапаны хорошо прилегают к седлам, если же уровень жидкости понизился, то стоит притереть клапаны;
- Измерить длину болтов крепления ГБЦ. Дело в том, что болты с течением времени становятся длиннее (вытягиваются), и подлежат замене. В старых моделях длина болтов должна быть не более 135,5 мм, в новых — не более 98 мм.
После проверки принимается решение о ремонте или полной замене головки блока цилиндров и ее отдельных деталей. В ряде случаев провести ремонт собственными силами невозможно (например, при необходимости шлифовки привалочной поверхности), поэтому имеет смысл обратиться в сервисный центр. Однако такой ремонт довольно дорог, занимает много времени и не всегда приводит к ожидаемым результатам, поэтому иногда проще и дешевле купить и установить новую головку двигателя.
Установка ГБЦ на двигатель
Монтаж головки блока ВАЗ — дело едва ли более простое, чем демонтаж. Здесь необходимо строго придерживаться инструкций и некоторых правил.
Перед установкой головку нужно собрать (если она была разобрана), а на блок обязательно уложить новую прокладку (замена прокладки производится каждый раз после снятия ГБЦ). Далее необходимо смазать маслом все болты крепления головки и резьбовые отверстия, после чего без натяга вкрутить их в головку. Закручивание болтов производится строго по инструкции, обычно затяжка начинается с центральных болтов, однако в некоторых моделях все производится с точностью наоборот, то есть — с крайних болтов, постепенно передвигаясь к центральным.
Болты вкручиваются в несколько этапов, причем на каждом этапе необходимо прикладывать определенное усилие:
- Сначала все болты вкручиваются с усилием около 20 Н·м (хотя для некоторых головок усилие может достигать 40 Н·м и более);
- Затем каждый болт подтягивается с усилием от 74 до 120 Н·м;
- В последнюю очередь затягивается одиннадцатый болт сбоку ГБЦ, к которому прикладывается усилие в пределах 30-40 Н·м.
То есть, для затяжки головки блока необходимо иметь динамометрический ключ, без него выполнить работу правильно не получится.
В современных головках ВАЗ находят применение болты TTY (Torque-To-Yield — «крутящий момент до предела текучести»), имеющие ряд отличий от обычных болтов. Такие болты затягиваются не с тем или иным усилием, а на определенный угол, для чего нужен специальный ключ. Болт TTY при затяжке деформируется, практически достигая предела текучести (то есть, почти ломаясь), но при этом повышается его усталостная долговечность, что обеспечивает надежную фиксацию ГБЦ на блоке в течение длительного времени. Однако болты TTY являются одноразовыми и после снятия головки их обязательно необходимо заменить новыми.
При правильной затяжке болтов головка блока ВАЗ надежно фиксируется на блоке цилиндров, обеспечивая номинальные технические характеристики двигателя. Если же провести затяжку болтов с нарушением инструкций и рекомендаций, то почти наверняка совсем скоро двигатель потребует нового ремонта и серьезных затрат.
