Механічна частина двигуна / Ремонт - Механічна частина двигуна / Ремонт головки блока циліндрів

Ремонт головки блока циліндрів

Ремонт головки блока циліндрів - це комплекс робіт із відновлення герметичності камер згоряння, геометрії ущільнювальної площини, стану клапанів, сідел, напрямних, розподільних валів, масляних каналів і системи охолодження головки.

Головка блока циліндрів формує верхню частину камер згоряння, утримує клапанний механізм і розподільні вали, містить канали моторної оливи, антифризу, впуску та випуску.

Несправність головки може спричинити низьку компресію, перегрів, білий або синій дим, втрату антифризу, потрапляння оливи в систему охолодження, нерівну роботу двигуна та металевий шум клапанного механізму.

Основне правило: ремонт головки не повинен обмежуватися шліфуванням площини та встановленням нової прокладки. Потрібні очищення, опресування, вимірювання, дефектування клапанного механізму та пошук першопричини пошкодження.

Головку перевіряють на тріщини до остаточного механічного оброблення.
Площину не шліфують автоматично. Спочатку вимірюють викривлення, висоту й шорсткість.
Притирання клапанів не замінює ремонт сідел при порушеній геометрії.
Зазор клапана в напрямній вимірюють. Новий сальник не компенсує зношену напрямну.
Кришки постелей розподільних валів не переставляють.
Після ремонту усувають причину перегріву, детонації, прогару клапана або масляного голодування.

Зміст

Що знаходиться в головці блока
Коли потрібен ремонт
Основні симптоми
Причини пошкодження
Діагностика до демонтажу
Демонтаж головки
Огляд старої прокладки
Розбирання та маркування
Очищення головки
Опресування та пошук тріщин
Перевірка площини
Шліфування та фрезерування
Мінімальна висота головки
Ремонт тріщин
Перевірка клапанів
Напрямні клапанів
Сідла клапанів
Притирання клапанів
Пружини, тарілки й сухарі
Сальники клапанів
Гідрокомпенсатори й штовхачі
Розподільні вали
Постелі розподільних валів
Особливості дизельної головки
Різьбові отвори й кріплення
Масляні та охолоджувальні канали
Складання головки
Клапанні зазори
Установлення на двигун
Відновлення приводу ГРМ
Перший запуск
Контроль після ремонту
Типові помилки
Коли головку краще замінити
Правила безпеки
Товарні групи TESMA
Часті питання

Що знаходиться в головці блока циліндрів

Залежно від конструкції головка може містити:

камери згоряння;
впускні й випускні канали;
впускні та випускні клапани;
сідла й напрямні клапанів;
пружини, тарілки та сухарі;
розподільні вали;
гідрокомпенсатори, штовхачі або коромисла;
масляні канали;
сорочку охолодження;
свічки запалювання або розжарювання;
паливні форсунки;
фазорегулятори;
вакуумний насос;
паливний насос високого тиску;
форкамери або передкамери на окремих дизелях.

Дефект одного елемента може впливати на декілька систем. Наприклад, зношена напрямна клапана погіршує герметичність, збільшує витрату оливи та прискорює зношення сідла.

Коли головка потребує ремонту

підтверджено прогар клапана;
головка деформована після перегріву;
виявлена тріщина головки блока циліндрів;
пошкоджена прокладка головки блока;
клапани зіткнулися з поршнями після обриву ГРМ;
зношені напрямні або сідла клапанів;
двигун має низьку компресію через клапанний механізм;
зношені постелі розподільних валів;
пошкоджена різьба свічки або форсунки;
є витік антифризу через тріщину або корозію;
олива потрапляє в камеру згоряння через клапанний механізм;
головку знято під час капітального ремонту двигуна.

Симптоми несправності головки

низька компресія в циліндрах;
нерівна робота двигуна;
пропуски згоряння;
важкий холодний або гарячий запуск;
білий дим після прогрівання;
синій дим після тривалого холостого ходу;
підвищена витрата моторної оливи;
зникнення антифризу без зовнішнього витоку;
гази в розширювальному бачку;
перегрів двигуна;
стукіт клапанного механізму;
падіння тиску оливи у верхній частині двигуна;
металеві частинки в оливі;
відсутність або неправильний клапанний зазор;
низька потужність двигуна.

Ці симптоми не доводять несправність головки без діагностики. Подібні прояви створюють поршневі кільця, турбокомпресор, форсунки, система запалювання, вентиляція картера та неправильні фази ГРМ.

Причини пошкодження головки

перегрів двигуна;
нестача антифризу;
порушення циркуляції охолоджувальної рідини;
замерзання рідини в сорочці охолодження;
детонація або передчасне згоряння;
неправильна паливна суміш;
несправна форсунка;
обрив або перескок приводу ГРМ;
масляне голодування розподільних валів;
забруднення масляних каналів;
неправильний клапанний зазор;
неправильне затягування головки;
невідповідна прокладка;
грубе попереднє шліфування;
корозія через неправильний антифриз;
потрапляння стороннього предмета в циліндр.

Діагностика до демонтажу

До розбирання бажано виконати:

вимірювання компресії двигуна;
пневмотест циліндрів;
ендоскопію циліндрів двигуна;
газовий тест системи охолодження;
перевірку системи охолодження під тиском;
вимірювання фактичного тиску оливи;
перевірку клапанних зазорів;
аналіз помилок і пропусків згоряння;
огляд свічок і форсунок;
перевірку фаз газорозподілу;
оцінку характеру диму;
перевірку турбокомпресора та вентиляції картера.

Під час пневмотесту повітря у впуску вказує на негерметичний впускний клапан, у вихлопі - на випускний клапан, а в системі охолодження - на прокладку, тріщину або інший канал між циліндром і сорочкою.

Демонтаж головки блока

Загальний порядок може включати:

Повне охолодження двигуна.
Відключення акумулятора.
Зливання антифризу й моторної оливи за потреби.
Зняття впускного й випускного колекторів.
Від'єднання паливної системи та форсунок.
Зняття клапанної кришки.
Установлення двигуна в сервісне положення ГРМ.
Демонтаж ременя або ланцюга.
Зняття розподільних валів, якщо це передбачено.
Поступове послаблення болтів у правильній послідовності.
Обережне зняття головки без підважування ущільнювальної площини.

Алюмінієву головку не демонтують із гарячого блока. Різкий перепад температури й нерівномірне послаблення кріплення можуть збільшити деформацію.

Огляд старої прокладки

Перед очищенням фіксують:

місце прориву газів;
сліди проходження антифризу;
зони корозії;
положення прокладки;
маркування товщини;
відповідність отворів каналам;
відбиток притискання;
сліди герметика;
пошкодження між сусідніми циліндрами.

Стан прокладки допомагає відрізнити локальний прогар від загального викривлення, неправильної затяжки або помилки підбору.

Розбирання та маркування

Під час розбирання зберігають початкове розташування:

розподільних валів;
кришок постелей;
гідрокомпенсаторів;
штовхачів і коромисел;
регулювальних шайб;
клапанів;
пружин, тарілок і сухарів;
форкамер або інших вставних елементів.

Деталі, які повторно використовуються, не змішують між циліндрами. Кришки постелей часто обробляються разом із головкою та не продаються окремо.

Очищення головки

Видаляють:

нагар із камер згоряння;
відкладення у впускних і випускних каналах;
залишки старої прокладки;
старий герметик;
шлам у масляних каналах;
корозію в охолоджувальних каналах;
відкладення біля сідел клапанів;
забруднення форсункових колодязів.

Не можна очищати ущільнювальну площину грубим абразивним диском. Він створює хвилястість, знімає метал нерівномірно та залишає абразивні частинки.

Опресування та пошук тріщин

Опресування перевіряє герметичність сорочки охолодження. Отвори закривають, усередину подають контрольний тиск і спостерігають за його збереженням або появою бульбашок.

Для підвищення точності головку можуть підігрівати до робочої температури, оскільки деякі тріщини відкриваються тільки при нагріванні.

Додатково застосовують:

капілярний контроль;
магнітопорошковий метод для придатних матеріалів;
вакуумну перевірку;
контроль окремих каналів;
перевірку герметичності форсункових колодязів.

Шліфування не усуває внутрішню тріщину. Тому герметичність визначають до остаточного складання.

Перевірка ущільнювальної площини

Попередній контроль виконують точною лінійкою та щупами в поздовжньому, поперечному й діагональних напрямках.

Професійно оцінюють:

загальне викривлення;
локальні западини;
нерівність між камерами згоряння;
корозійні раковини;
шорсткість поверхні;
паралельність площин;
залишкову висоту головки.

Допуск залежить від довжини головки, матеріалу, конструкції блока й типу прокладки. Універсального допустимого викривлення немає.

Шліфування або фрезерування площини

Механічне оброблення проводять, якщо викривлення, корозія або шорсткість не відповідають вимогам.

Під час оброблення важливо забезпечити:

рівну площину;
правильну шорсткість для конкретної прокладки;
мінімальне зняття металу;
відсутність сходинок між зонами;
правильну геометрію камер згоряння;
безпечну відстань між клапанами й поршнями.

Багатошарова сталева прокладка особливо чутлива до неправильної шорсткості. Надто груба поверхня пошкоджує покриття, а надто полірована може погіршити утримання ущільнення.

Мінімальна висота головки

Перед обробленням вимірюють фактичну висоту й порівнюють її з мінімально допустимою.

Надмірне зняття металу може:

підвищити ступінь стискання;
зменшити зазор між клапанами й поршнями;
змінити геометрію приводу ГРМ;
змінити клапанні зазори;
порушити положення форкамер або форсунок;
зробити головку непридатною до повторного ремонту.

Ремонт тріщин

Можливість відновлення залежить від:

матеріалу головки;
розташування тріщини;
її довжини й глибини;
близькості до сідла, напрямної або каналу;
температурного навантаження;
доступної технології зварювання або вставки;
можливості повторного опресування.

Тріщина між клапанами іноді відновлюється, а пошкодження в критичній силовій зоні або глибоко в сорочці охолодження може вимагати заміни головки.

Після зварювання головку повторно перевіряють на герметичність і геометрію.

Перевірка клапанів

Впускні клапани та випускні клапани перевіряють на:

прогар робочої фаски;
вигин стрижня;
тріщини;
зношення стрижня;
биття тарілки;
пошкодження торця;
зношення канавок сухарів;
корозію;
перегрів;
допустиму товщину краю тарілки.

Після контакту з поршнем клапан може виглядати майже рівним, але мати невелике биття. Такий клапан не повинен повертатися в роботу.

Напрямні клапанів

Зазор між стрижнем клапана й напрямною клапана визначають вимірюванням діаметрів або спеціальним індикаторним методом.

Надмірний зазор спричиняє:

потрапляння оливи в камеру згоряння;
нестабільне положення клапана на сідлі;
нерівномірне зношення фаски;
стукіт клапанного механізму;
перегрів клапана;
швидке пошкодження нового сальника.

Нову напрямну після запресовування обробляють до точного внутрішнього розміру. Лише запресувати деталь без розгортання та перевірки співвісності недостатньо.

Ремонт сідел клапанів

Сідла клапанів перевіряють на:

тріщини;
прогар;
просідання;
корозію;
ширину контактної смуги;
положення контакту на фасці клапана;
концентричність відносно напрямної;
глибину посадки клапана.

Сідла обробляють тільки після відновлення або підтвердження придатності напрямних. Інакше нова фаска буде неспіввісною зі стрижнем клапана.

Надто широка контактна смуга погіршує герметичність і самоочищення. Надто вузька збільшує теплове навантаження й ризик прогару.

Чи достатньо притерти клапани

Притирання застосовується як фінальний контроль або легке доведення правильно оброблених поверхонь.

Воно не усуває:

кривий клапан;
зношену напрямну;
неконцентричне сідло;
глибокий прогар;
просідання сідла;
неправильну ширину контактної смуги.

Надмірне притирання абразивною пастою може зробити контактну смугу занадто широкою та залишити абразив у головці.

Пружини, тарілки й сухарі

Клапанні пружини перевіряють на:

вільну довжину;
відхилення від вертикальності;
зусилля при контрольній висоті;
тріщини;
корозію;
сліди контакту витків;
перегрів;
відповідність місцю встановлення.

Також оглядають тарілки, нижні опори й сухарі. Зношена канавка або сухар можуть призвести до падіння клапана в циліндр.

Заміна сальників клапанів

Сальники клапанів під час ремонту головки зазвичай замінюють новими.

Правильне встановлення передбачає:

чисту напрямну;
перевірений зазор стрижня;
захисну втулку на канавках сухарів;
мастило, дозволене виробником;
відповідну монтажну оправку;
посадку на правильну глибину;
відсутність перекосу.

Пошкоджена робоча крайка нового сальника може одразу спричинити витрату оливи.

Гідрокомпенсатори, штовхачі та коромисла

Перевіряють:

гідрокомпенсатори;
штовхачі та коромисла клапанів;
ролики коромисел;
осі;
масляні отвори;
контактні поверхні;
регулювальні шайби;
механізми зміни підйому клапанів.

Деталі, які повторно використовуються, повертають на початкові місця. Гідрокомпенсатор із механічним зношенням не ремонтується промиванням.

Перевірка розподільних валів

Розподільні вали перевіряють на:

зношення кулачків;
діаметр опорних шийок;
задири;
тріщини;
биття;
осьовий зазор;
стан поверхні під сальник;
чистоту внутрішніх масляних каналів;
стан фазорегуляторів і шестерень.

Кулачок із пошкодженим зміцненим шаром не відновлюється звичайним поліруванням.

Постелі розподільних валів

Постелі можуть зношуватися через:

низький тиск оливи;
стружку в системі змащення;
перегрів;
неправильне затягування кришок;
переплутані кришки;
деформацію головки;
заклинювання розподільного вала.

Перевіряють співвісність, діаметр, масляний зазор і вільне обертання вала після затягування кришок.

Заміна тільки розподільного вала не допоможе, якщо його опори працюють у зношених або деформованих постелях.

Особливості дизельної головки

Додатково перевіряють:

посадкові місця форсунок;
мідні ущільнювальні шайби;
різьбу притискного кріплення;
колодязі форсунок;
свічки розжарювання та їхню різьбу;
форкамери й передкамери;
тріщини між клапанами та форсункою;
виступання форкамер;
герметичність охолоджувача EGR, якщо симптоми схожі.

Неправильно оброблене посадкове місце форсунки спричиняє прорив газів, нагар і пошкодження кріплення.

Різьбові отвори та кріплення

Перевіряють різьбу:

свічок запалювання;
свічок розжарювання;
форсунок;
колекторів;
кришок постелей;
клапанної кришки;
датчиків;
вакуумного насоса;
елементів ГРМ.

Різьбову вставку встановлюють співвісно й на правильну глибину. Неправильний ремонт різьби свічки може змінити її положення в камері згоряння.

Масляні й охолоджувальні канали

Після механічного оброблення:

відкривають доступні заглушки;
прочищають масляні канали;
видаляють стружку й абразив;
продувають отвори;
перевіряють подавання оливи до постелей;
очищають дренажні канали;
видаляють корозійні відкладення з сорочки охолодження;
перевіряють чистоту каналів фазорегуляторів.

Стружка, залишена після ремонту різьби або сідел, може пошкодити розподільний вал і гідрокомпенсатори після першого запуску.

Складання головки блока

Повторно перевірити чистоту каналів.
Установити придатні або нові напрямні.
Обробити й перевірити сідла.
Установити клапани на відповідні місця.
Установити нові сальники клапанів.
Установити пружини, тарілки та сухарі.
Перевірити правильну фіксацію сухарів.
Установити гідрокомпенсатори або штовхачі.
Змастити шийки й кулачки монтажним складом.
Установити розподільні вали.
Затягнути кришки постелей поступово й за схемою.
Перевірити вільне обертання валів.
Установити нові сальники розподільного вала.

Розподільний вал може ламатися при нерівномірному затягуванні, особливо коли кулачки одночасно стискають декілька клапанних пружин.

Перевірка клапанних зазорів

Після оброблення сідел і клапанів їхнє положення змінюється. Тому виконують перевірку зазорів клапанів.

За потреби проводиться регулювання клапанів:

шайбами;
регулювальними стаканами;
гвинтовим механізмом;
підбором штовхачів;
іншою заводською процедурою.

Занадто малий зазор може залишити клапан відкритим після нагрівання та спричинити повторний прогар.

Установлення головки на двигун

Для складання зазвичай потрібні:

Перед установленням перевіряють площину блока, напрямні втулки, чистоту болтових отворів, виступання поршнів або гільз і правильність товщини прокладки.

Болти затягують у заводській послідовності з точним моментом і доворотом. Детальна процедура описана на сторінці «Заміна прокладки головки блока циліндрів».

Відновлення приводу ГРМ

Після встановлення головки:

виставляють колінчастий вал;
встановлюють розподільні вали в базове положення;
використовують заводські фіксатори;
перевіряють ремінь або ланцюг;
перевіряють ролики, напрямні й натягувачі;
установлюють фазорегулятори;
провертають двигун вручну;
повторно контролюють механічні фази.

Залежно від конструкції виконується заміна ременя ГРМ або заміна ланцюга ГРМ.

Перший запуск після ремонту

Перевірити рівень моторної оливи.
Установити новий масляний фільтр.
Заповнити систему охолодження.
Перевірити фази ГРМ вручну.
Створити попередній тиск моторної оливи.
Переконатися в надходженні оливи до головки.
Запустити двигун без різкого підвищення обертів.
Контролювати фактичний тиск оливи.
Прослухати клапанний механізм.
Перевірити витоки оливи, пального й антифризу.
Контролювати температуру.
Видалити повітря із системи охолодження.

При сильному стукоті, відсутності тиску оливи, швидкому зростанні тиску в системі охолодження або перегріві двигун негайно зупиняють.

Контроль після ремонту

компресія по циліндрах;
стабільність холостого ходу;
відсутність пропусків згоряння;
рівень моторної оливи;
рівень антифризу;
відсутність газів у системі охолодження;
відсутність білого або синього диму;
клапанні зазори;
тиск оливи;
робота фазорегуляторів;
відсутність витоків біля прокладок і сальників;
температура двигуна під навантаженням.

Типові помилки під час ремонту

шліфування без опресування;
перевірка площини лише в одному напрямку;
перевищення мінімальної висоти головки;
грубе очищення абразивним диском;
притирання замість ремонту сідел;
нові клапани в зношених напрямних;
нові сальники без перевірки зазору;
переплутані клапани, штовхачі або кришки постелей;
неперевірені пружини;
неочищені масляні канали;
стружка після ремонту різьби;
неправильна шорсткість під MLS-прокладку;
повторне використання одноразових болтів;
неправильні клапанні зазори;
неправильні фази ГРМ;
сухий перший запуск;
неусунена причина перегріву або прогару клапана.

Коли головку краще замінити

є невідновлювана тріщина в силовій зоні;
головка не проходить повторне опресування;
висота нижча за допустиму;
критично пошкоджені постелі розподільних валів;
зруйновано декілька сідел і камер згоряння;
деформацію неможливо усунути без надмірного зняття металу;
сильно пошкоджені форсункові колодязі;
немає технології якісного відновлення матеріалу;
вартість ремонту наближається до вартості перевіреної нової або відновленої головки.

У такому випадку підбирають нову або відновлену головку блока циліндрів за кодом двигуна, OEM-номером і конструктивною ревізією.

Правила безпеки

не відкривати гарячу систему охолодження;
знижувати тиск паливної системи;
надійно підтримувати двигун;
використовувати правильні точки підйому головки;
не вдихати пил від нагару й абразивів;
захищати очі під час продування каналів;
не стискати клапанні пружини несправним інструментом;
не залишати дрібні деталі у впуску й масляних каналах;
не запускати двигун із фіксаторами ГРМ;
правильно утилізувати моторну оливу, антифриз і розчинники.

Товарні групи TESMA

Головка блока та кріплення

Клапанний механізм

Розподільні вали й ущільнення

Технічні рідини та фільтрація

Деталі підбирають за VIN-кодом, точним кодом двигуна, OEM-номером головки, діаметром стрижня клапана, розмірами напрямних і сідел, типом розподільного вала, товщиною прокладки та конструктивною ревізією двигуна.

Часті питання

Чи обов'язково шліфувати головку після зняття?

Ні. Її спочатку вимірюють. Оброблення потрібне лише при недопустимому викривленні, корозії або неправильній шорсткості.

Чи достатньо замінити клапани?

Ні, якщо зношені напрямні, сідла або постелі. Нові клапани повинні працювати в правильній геометрії.

Чи можна знайти тріщину без опресування?

Великі тріщини іноді видно, але приховані дефекти можуть проявлятися лише під тиском і при нагріванні.

Чи допоможе притирання при прогарі клапана?

Ні. Прогорілий клапан замінюють, а сідло перевіряють і обробляють.

Чому після ремонту залишилася низька компресія?

Можливі неправильна обробка сідел, кривий клапан, порушений зазор, пошкодження поршневої групи, неправильні фази або негерметична прокладка.

Чому двигун димить після заміни сальників клапанів?

Причиною можуть бути зношені напрямні, кільця, турбокомпресор, вентиляція картера або пошкодження нового сальника під час установлення.

Чи потрібно міняти всі клапани?

Не обов'язково. Кожен клапан вимірюють і дефектують окремо. Але після контакту з поршнями часто замінюють комплект пошкодженої групи.

Чи потрібно регулювати клапани після ремонту?

Так, якщо двигун має механічне регулювання або оброблення сідел змінило положення клапанів.

Чи можна повторно використати болти головки?

Лише коли це дозволяє виробник і фактичні розміри болтів відповідають нормі. Болти з контрольованим розтягуванням зазвичай замінюють.

Коли можна навантажувати двигун після ремонту?

Після перевірки тиску оливи, температури, герметичності, клапанних зазорів, фаз ГРМ і контрольної поїздки.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще почитати по цій темі

Висновок

Ремонт головки блока циліндрів повинен відновити не лише площину під прокладку, а й герметичність сорочки охолодження, правильне положення клапанів, геометрію сідел і напрямних, масляні зазори розподільних валів та чистоту внутрішніх каналів.

Надійний технологічний процес включає опресування, вимірювання, перевірку висоти головки, ремонт клапанного механізму, контроль постелей, ретельне очищення та правильне складання.

Навіть якісно відновлена головка швидко пошкодиться повторно, якщо не усунути перегрів, неправильну паливну суміш, масляне голодування, несправну форсунку або помилку приводу ГРМ.