Клапана газораспределения

Порядок выполнения работ

Теперь последовательность действий:

1. ВАЗ 2114 устанавливаем на ровную площадку, двигатель должен полностью остынуть, чтобы при замерах не было погрешности из-за расширения металла;
2. Снимаем клапанную крышку, а также боковую крышку, под которой находится ремень привода ГРМ. Поверхность под крышкой нужно вытереть от масла. Также следует внимательно осмотреть вал ГРМ на наличие задиров, раковин и следов значительного износа. Если таковые имеются, придется вал заменить;
3. Выкручиваем свечи, чтобы в дальнейшем прокручивать коленчатый вал было значительно легче.
4. Совмещаем метку на приводной шестерне распределительного вала с выступом на головке блока, то есть устанавливаем ВМТ на первом цилиндре. Сделать это можно при помощи ключа, которым вращаем коленчатый вал за болт крепления шкива. Но некоторые автолюбители поступают несколько по иному – выдомкрачивают слева переднее колесо, включают 4 передачу. Затем попросту вращают колесо, а поскольку передача включена, то это вращение через трансмиссию будет передаваться на двигатель;
5. После совмещения меток на шестерне распредвала строго напротив имеющейся метки делаем еще одну мелком. Это несколько упростит в дальнейшем работы.
6. Щупом замеряем зазоры на 1 и 3 клапанах (считать нужно от шестерни распредвала. 1-й является выпускным, а 3-й – впускным);
7. Зазор на 1 клапане должен составлять 0,35 мм, но допускается погрешность. То есть, берем щуп толщиной 0,35 мм и вставляем его между кулачком вала и регулировочной шайбой. Если щуп ходит с небольшим усилием, то зазор в норме, а вот если щуп не входит или очень свободно, то требуется регулировка. Такую проверку делаем и на 3 клапане, но зазор на нем должен быть 0,2 мм.
8. Регулировка клапанов же проводится так: закрепляем устройство для отжатия клапанов на шпильки крепления крышки. У этого устройства имеется изогнутый рычаг, который мы помещаем между кулачком и шайбой. Ручкой устройства надавливаем на этот рычаг, в результате чего он нажмет на толкатель. В комплекте этого устройства идет специальный фиксатор, который мы помещаем между распредвалом и толкателем. После отпускания ручки фиксатор будет удерживать клапан в выжатом состоянии, при этом шайба будет не зажатой и ее можно извлечь пинцетом.
9. Разберем на примере, какую шайбу нужно установить будет, чтобы зазор был правильным. К примеру, при проверке на выпускном клапане установили, что он составляет не 0,35 мм, а 0,42 мм, то есть он увеличен на 0,07 мм. Далее извлекаем шайбу, которая была установлена. На ней должна быть нанесена метка, указывающая ее толщину (к примеру, 3,65 мм), если такой метки нет, то придется измерять толщину микрометром. Теперь к толщине шайбы мы добавляем значение, на которое зазор увеличен, в нашем случае – 0,07 мм, в итоге получаем значение толщины шайбы для установки – 3,65+0,07 = 3,72 мм. Но поскольку шайбы с такой толщиной нет в комплекте, то устанавливаем новую шайбу с толщиной, максимально приближенной к полученному значению, то есть 3,7 мм. Именно для этого и допускается погрешность на 0,05 мм.
10. Устанавливаем необходимую по толщине шайбу на место меткой с размером вниз (к толкателю). Далее рычагом устройства снова нажимаем на клапан и вытаскиваем фиксатор. На этом регулировка завершена.
11. Далее производится регулировка остальных клапанов, но для этого нужно знать порядок. После проверки 1 и 3 клапанов, проворачиваем распредвал на пол-оборота (для удобства установки мы заранее нанесли метку на шестерне) и проверяем 2 (впускной) и 5 (выпускной) клапана. Затем еще проворачиваем на пол-оборота и регулируем 6 (впускной) и 8 (выпускной). Для проверки 4 (впускного) и 7 (выпускного) клапанов еще нужно раз провернуть распредвал на пол-оборота.

После всех работ устанавливаем на место снятые крышки и довольствуемся четкой работой ГРМ и двигателя в целом.

Владельцев автомобилей ВАЗ часто беспокоит , почему в двигателе возникают различные стуки. В частности, почему стучат клапана на холодном двигателе? Этот вопрос не такой простой, как кажется на первый взгляд. Попробуем в нем разобраться.

8 клапанов

Конструкции клапанов автомобиля

Головки клапанов авто (автомеханики часто называют их тарелками) могут иметь различную конструкцию, они могут быть как жесткими, так и эластичными. Жесткая головка обладает высокой прочностью, сохраняет форму и обладает высокой теплопроводностью. Она также отличается более высокой износоустойчивостью. Эластичная головка, в свою очередь, способна приспосабливаться к форме седла. Поэтому эластичный клапан надежно запечатывает окно, но перегревается, а изгибы при посадке в седло, когда клапан адаптируется к его форме, могут привести к его разрушению. В конструкции клапанов широко используется головка, над лицевой поверхностью которой выступает небольшая шляпка. Такой клапан обладает достаточно небольшим весом, высокой прочностью и теплопередачей, и чуть более высокой ценой. Эластичные головки чаще встречаются у впускных клапанов, а жесткие — у выпускных.

Попадание холодного воздуха на горячие выпускные клапаны сразу после остановки двигателя может привести к серьезным повреждениям клапанов. В двигателях, оснащенных выпускными коллекторными головками и/или прямоточными глушителями, холодному воздуху открыт прямой доступ к выпускным клапанам. Резкое охлаждение может вызвать коробление и/или образование трещин в клапане. В холодную ветреную погоду, когда ветер вдувает холодный наружный воздух прямо в систему выпуска отработавших газов, такие условия — не редкость. Противоточные глушители с длинными выхлопными трубами и каталитическим нейтрализатором отработавших газов снижают опасность возникновения такой ситуации.

Виды ГРМ

Существуют следующие виды газораспределительных механизмов: нижнеклапанный ГРМ и верхнеклапанный ГРМ. Сегодня, на современных автомобилях, используются только верхнеклапанные ГРМ, когда клапаны располагаются в головке цилиндров.

Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью клапанной пружины, а открывается при нажатии на стержень клапана. Клапанные пружины должны иметь определенную жесткость (оптимальную, чтобы не увеличивать ударную нагрузку на седло клапана) для гарантированного закрытия клапана во время работы.

Чтобы снизить потери на трение в ГРМ применяют ролики, которые установлены на рычагах и толкателях привода клапанов. Применение роликов в клапанном механизме заменяет трение скольжения, на трение качение, что значительно уменьшает потери на привод клапанов.

При открытии впускного клапана проходит топливно-воздушная смесь (или воздух) наполняя цилиндр двигателя. Чем больше площадь проходного сечения, тем полнее заполнится цилиндр, что приводит к повышению выходных показателей цилиндра при рабочем ходе. Для улучшения очистки цилиндров от продуктов сгорания увеличивают диаметр тарелки выпускного клапана. Правда, размеры тарелок клапанов ограничены размером камеры сгорания, выполненной в головке цилиндров. Многое также зависит от регулировки клапанов. 

Применение четырех клапанов на цилиндр началось еще в 1912 г. на двигателе автомобиля PeugeotGranPrix. Широкое использование такой схемы в серийном производстве легковых автомобилях началось только в конце 1970-х гг. Сегодня ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр стали практически стандартными для двигателей европейских и японских легковых автомобилей.

Mercedes выпускает двигатели, которые имеют по три клапана на цилиндр, два впускных и один выпускной, с двумя свечами зажигания (по одной с каждой стороны от выпускного клапана).

Существует практика использования даже 5 клапанов на цилиндр (3 впускных и 2 выпускных). Такой технологией практикует автомобильная группа Volksvagen-Audi, но при этом значительно усложняется привод клапанного механизма.

Виды

Байпасные клапаны подразделяются на несколько видов:

1. Классический байпас, когда воздух отправляется обратно во впускной коллектор. У него есть два главных преимущества. Первое — машина работает тихо, без “пшикающих” звуков, что сделало такую систему более популярной среди автопроизводителей и самой массовой. Второе — байпас позволяет не “переливать” двигатель излишним топливом. Подача топлива в камеру сгорания регулируется по объему воздуха, который определил расходомер до входа в турбину. Если воздух просто стравить в атмосферу, то двигатель может попросту заглохнуть при сбросе газа. Поэтому такие клапаны всегда используются в машинах с датчиками массового расхода воздуха.

   Минус такого байпаса — с ростом мощности турбины он не справляется и не успевает отводить воздух. Поэтому такие клапаны устанавливают на большинство серийных автомобилей, оснащенных стандартными турбинами, но не используют в “заряженных” машинах.

2. Блоу-офф клапан (клапан сброса давления) — стравливает воздух в атмосферу. Чаще всего устанавливается на спортивные и тюнингованные автомобили. Используется вместе с датчиком абсолютного давления воздуха, чтобы учитывать объем стравленного воздуха. Некоторые специализированные производители предлагают блоу-офф клапаны с настроенными звуковыми эффектами для любителей кастомизировать свой автомобиль.
3. Гибридные версии. Некоторые автопроизводители (например, Mitsubishi) предлагают гибридные конструкции клапана, когда в обычном режиме они работают как байпас, но при сильном избыточном давлении могут стравливать воздух в атмосферу, как блоу-офф.

Классический байпасный клапан

Блоу-офф клапан

Гибридная версия байпаса

Типы впрыска топлива в двигателях

Первый тип впрыска называется распределенный (обозначается английской аббревиатурой MPI). Алгоритм его действия заключается в том, что сначала топливо подается во впускной коллектор двигателя, где смешивается с воздухом. Далее полученная топливовоздушная смесь подается в цилиндры двигателя, где впоследствии и сжигается. При этом происходит так называемое ополаскивание клапанов упомянутой топливовоздушной смесью. Именно поэтому на клапанах нагар не образуется, так как его просто «сносит» в процессе прохождения смеси.

Со временем, конечно, и на таких клапанах может образоваться нагар, однако для зависит от других факторов. Во-первых, от времени. То есть, чем старше двигатель (или он давно не проходил капитальный ремонт и/или чистку клапанов) — тем вероятность образования нагара будет выше. Во-вторых, нагар в данном случае может быть спровоцирован неисправностью системы ГРМ, в частности, нагар образуется в случае, если через сальники клапанов протекает масло. Тогда оно будет закоксовываться, что и приводит к образованию нагара на клапанах.

Устройство двигателя с непосредственным впрыском GDI

Однако большому нагару на впускных клапанах больше подвержены двигатели с так называемым непосредственным впрыском (обозначается английской аббревиатурой GDI). Эти моторы являются более современными и совершенными по сравнению с MPI, однако одним из их недостатков является именно образование нагара на их рабочих клапанах ГРМ. Почему это происходит? Конструкция двигателя GDI подразумевает подачу топлива в цилиндры напрямую. Это реализуется тем, что форсунка находится непосредственно в блоке цилиндров. А через впускной коллектор подается только чистый воздух. Таким образом, смешивание топлива и воздуха происходит непосредственно в самом цилиндре двигателя.

Получается, что бензин подается цилиндры, минуя клапана, а через них проходит только воздушный поток, который не в состоянии удалить (сжечь) топливный налет, который со временем образуется на корпусе клапанов. Это и является основополагающей причиной того, что на двигателях с непосредственным впрыском нагар на впускных клапанах образуется гораздо чаще. Современные автопроизводители знают об этой проблеме, и пытаются решить ее конструктивными схемами. Так, на многих двигателях топливная форсунка расположена ближе к головке блока, а иногда даже непосредственно в головке. Это позволяет увеличить вероятность постепенно сжигания налета, который впоследствии превращается в нагар. Однако, справедливости ради, стоит отметить, что такие решения помогают не очень хорошо.

Материал изготовления блока цилиндров и гильз цилиндров

В зависимости от рабочего объёма и других технических и эксплуатационных характеристик, назначения, существует несколько вариантов компоновки (расположения цилиндров двигателя), а также несколько материалов для изготовления блока и цилиндра.

Так как в цилиндре возникают условия переменных давлений в надпоршневой полости, внутренняя поверхность стенок цилиндров соприкасается с пламенем и горячими газами (температура которых составляет от 1500—2500 °С), такая деталь должна изготавливаться из высокопрочных материалов с большой механической прочностью. Скорость скольжения поршневых колец по стенкам цилиндров достаточно большая от 12 до 15 м/сек, поэтому внутренние стенки цилиндра должны иметь повышенную жесткость. В этом случае увеличится срок службы цилиндра (гильзы цилиндра) и деталь будет более устойчива к разным видам износа (абразивным, коррозийным и эрозийным). Если поверхность блока цилиндров износилась выше допустимых пределов (что определется методом дефектации блока цилиндров), необходимо провести ремонт блока цилиндров. 

Если нет ограничений по массе двигателя, например тракторный двигатель, то блок цилиндров изготавливается из перлитного чугуна. 

На транспортных двигателях, где есть ограничения по массе, применяю более легкие алюминиевые и магниевые сплавы для изготовления блока цилиндров.

Преимущества блоков цилиндров из серого чугуна:

• низкая стоимость;
• высокая технологичность литья;
• стабильность свойств материала;
• возможность ремонта трещин блока (запайкой, заваркой, эпоксидным клеем);
• высокая твёрдость и жёсткость поверхностей, устойчивость к перегреву;

Недостатки чугунов

Главный недостаток чугуна большая масса (плотность выше в 2,7 раза), и меньшая теплопроводность.

Алюминиевые сплавы более дорогие, но алюминиевые блок цилиндров имеют гораздо меньшую массу. Алюминиевые сплавы имеют ряд особенностей, которые следует учитывать при изготовлении и эксплуатации блоков цилиндров.

Неисправности после ремонта гбц или замены прокладки

Машина не заводится

В случае отсутствия запуска машины после замены прокладки необходимо проверить наличие искры на свечах зажигания, давление топлива в рампе. Убедиться в отсутствии подсоса воздуха через штуцер на ресивере, предназначенный для трубки вакуумного усилителя тормозов.

Двигатель троит

Также, как и при капитальном ремонте головки, замена прокладки ГБЦ сопряжена с снятием головки и, соответственно, разъединением с датчиков разъемов, снятием высоковольтных проводов, трубок, подключаемых к впускному коллектору (ресиверу) от вакуумного усилителя тормозов, адсорбера, регулятора давления топлива.

Если двигатель троит после монтажа ГБЦ необходимо проверить все электрические соединения и наличие подсоса воздуха, а также тепловые зазоры клапанов ГРМ. Реабилитация после замены клапанов обычно длится на протяжении 500 км пробега, но возможны случаи, когда после первого запуска необходимо корректировать тепловые зазоры.

Неисправность, связанная с троением двигателя после ремонта может носить и временный характер, так как свечи зажигания могут быть мокрыми и после нескольких запусков, благодаря продувке и прокалке двигатель начинает работать ровно.

Двигатель дымит

После замены прокладки двигатель с увеличением температуры дымит. Такая ситуация является вполне нормальной. Сливается тосол, при разборке на поверхность двигателя попадает моторное масло и в процессе нагрева двигателя все эти жидкости испаряются, вызывая задымление.

После замены клапанов жрет масло

Заменили маслосъемные колпачки без снятия ГБЦ. Возможно установлены дефектные маслосъемные колпачки или произошло их повреждение во время запрессовки неисправной оправкой.

После замены клапанов нет компрессии

После замены клапанов рекомендуется прогреть ДВС и произвести измерение компрессии. В случае выявления низкой компрессии в одном или нескольких цилиндрах проверить и отрегулировать тепловые зазоры клапанов. Если нет компрессии во всех цилиндрах, и она равна нулю, то необходимо снять ГБЦ с целью ревизии целостности деталей газораспределительного механизма и при необходимости произвести комплексный ремонт двигателя.

Регулировка зазора

Регулировку проводят только на холодном двигателе. Текущий тепловой зазор определяется специальными металлическими плоскими щупами разной толщины. Для изменения зазора на коромыслах имеется специальный регулировочный винт, который проворачивается. В системах с толкателями или регулировочными шайбами регулировка происходит путем подбора деталей нужной толщины.

Регулировка клапанов для механизма с коромыслами

Рассмотрим пошаговый процесс регулировки клапанов для двигателей с толкателями (стаканами) или шайбами:

1. Снимите клапанную крышку двигателя.
2. Проверните коленчатый вал так, чтобы поршень 1-го цилиндра находился в ВМТ. Если это сложно сделать по меткам, то можно выкрутить свечу и вставить в колодец отвертку. Ее максимальное перемещение вверх покажет мертвую точку.
3. С помощью набора плоских щупов измерьте зазор в приводе клапанов под теми кулачками, которые не нажимают на толкатели. Щуп должен иметь плотный, но не слишком свободный ход. Запишите номер клапана и величину зазора.
4. Проверните коленчатый вал на один оборот (360°) так, чтобы поршень 4-го цилиндра находился в ВМТ. Измерьте зазор под оставшимися клапанами. Запишите данные.
5. Проверьте, в каких клапанах зазор не попадает в допуск. Если такие имеются, то подберите толкатели нужной толщины, снимите распредвалы и установите новые стаканы. На этом процедура закончена.

Проверку зазора рекомендуется проводить каждые 50-80 тысяч километров пробега. Данные о стандартных зазорах можно найти в руководстве по ремонту автомобиля.

Величина допускаемого зазора для впускных и выпускных клапанов иногда может отличаться.

Правильно настроенный и отрегулированный газораспределительный механизм обеспечит ровную и плавную работу ДВС. Также это положительно скажется на ресурсе мотора и комфорте водителя.

Материалы для производства клапанов

Для изготовления впускных клапанов используется хромистая сталь, обладающая стойкостью против коррозии в газовых средах при температурах свыше 550 °C. Этот вид стали достаточно хрупок.

Впускные и выпускные клапаны автомобильных двигателей имеют тарельчатую форму. Клапан открывается под действием клапанного механизма, управляемого эксцентриковым кулачком. Работа кулачка синхронизирована с положением поршня и периодом вращения коленчатого вала.

Направляющая втулка клапана расположена соосно с седлом клапана, так чтобы между рабочей фаской клапана и седлом обеспечивался герметичный газонепроницаемый контакт. Рабочая фаска клапана и седло скошены под углом 30° или 45°. Это номинальные значения угла фаски. Фактические значения могут на один-два градуса отличаться от номинальных. Клапаны и седла клапанов, используемые в большинстве двигателей, имеют номинальный угол фаски, равный 45°. Клапан прижимается к седлу под действием пружины. Пружина удерживается на стержне клапана (некоторые автомеханики называют его штоком клапана) опорной тарелкой пружины, которая, в свою очередь, контрится на стержне клапана замком (сухариками). Для демонтажа клапана необходимо сжать пружину и снять сухарики. После этого можно снять пружину, манжету, и вынуть клапан из головки.

Всесторонние испытания показали, что между различными геометрическими параметрами клапанов существуют оптимальные соотношения. В двигателях с цилиндрами внутренним диаметром от 3 до 8 дюймов (от 80 до 200 мм) для впускного клапана оптимальным будет диаметр головки, составляющий приблизительно 45% внутреннего диаметра цилиндра. Оптимальный диаметр головки выпускного клапана составляет примерно 38% внутреннего диаметра цилиндра. Впускной клапан должен быть больше по размеру, чем выпускной, чтобы пропускать ту же массу газа. Больший по размеру впускной клапан управляет низкоскоростным потоком разреженного газа. В то же время выпускной клапан управляет высокоскоростным потоком сжатого газа. С таким потоком в состоянии справиться клапан меньшего размера. Вследствие этого диаметр головки выпускного клапана составляет примерно 85% диаметра головки впускного клапана. Для нормального функционирования диаметр головки клапана должен составлять приблизительно 115% диаметра клапанного окна. Клапан должен быть достаточно большим, чтобы перекрывать окно. Высота подъема клапана над седлом составляет примерно 25% диаметра головки.

Принцип работы клапана подачи воды

Впускной клапан стиральной машины контролируется модулем управления. В неподвижном положении, когда на катушку не подается напряжение, клапан закрыт, а его мембрана за счет пружины находится в герметическом контакте с седлом устройства, надежно перекрывая находящуюся под давлением воду в водопроводе. При подаче процессором электрического сигнала на катушку, шток под действием электрического поля втягивается в нее, увлекая за собой поршень. Устройство из статического положения «закрыт» переходит в положение «открыт». При прерывании подачи электрического тока, шток возвращается в прежнюю позицию и подача воды прерывается. Все катушки бытовых стиральных агрегатов рассчитаны на обычное напряжение 220 В и тактовой частотой 50 Гц.

Устаревшие в техническом плане образцы оснащались однокатушечным электроклапаном, в котором поступление воды в различные секции пластикового дозатора осуществлялось посредством рычага механического командоаппарата. В современных машинах оснащенных двух- или трехкатушечными видами, под управлением процессора происходит включение одной из катушек, обеспечивающих подачу воды в необходимую секцию дозатора. В двухкатушечных вариантах для подачи воды в третью секцию дозатора одновременно включаются обе катушки.

При поступлении в бак стирального агрегата необходимого количества воды, специальное устройство называемое прессостатом, посылает электрический сигнал на управляющий модуль. Получив сигнал, модуль отключает напряжение от катушки или катушек устройства. Клапан закрывается, перекрывая поступление воды. На всех режимах стирки процесс повторяется.