Как предотвращается перекачка излишков масла в зазоре клапан втулка

Зазор между клапаном и направляющей втулкой

Ранее для изготовления головки блока цилиндров использовался чугун. В нем высверливались отверстия, в которые вставляли клапаны. Потребность в направляющих втулках отсутствовала, так как чугун стоек к износу. К концу 20 века автопроизводители отказались от чугунных ГБЦ. Связано это было с большим весом чугуна и плохим теплоотведением. Преимущество алюминиевых сплавов: хорошая теплопроводность, легкий вес и легкая обработка, но они быстро изнашиваются от трения. Поэтому в конструкцию ГБЦ внесена дополнительная деталь – направляющая втулка клапана.

Причины преждевременного износа втулки клапана

Так как направляющие клапанов установлены внутри ГБЦ и изготавливаются (в зависимости от модели мотора) из чугуна, бронзы, латуни или сплавов, не каждый автолюбитель знает об их существовании. Вызвано это тем, что ресурс втулок составляет от 200000 км пробега.

Единственной неисправностью является механический износ внутренней поверхности в результате трения. На скорость износа влияют следующие факторы:

• своевременность замены и качества моторного масла;
• температурный режим работы ДВС;
• качество горючей смеси;
• исправность системы питания;
• правильность регулировки системы зажигания;

В результате износа направляющей стержень клапана теряет центрированность и двигается с перекосом, что не обеспечивает необходимую герметичность между седлом и тарелкой клапана. В итоге в камеру сгорания попадает масло, во впускной или выпускной коллектор прорывается горящая горючая смесь, что приводит к преждевременному износу узлов и деталей.

Симптомы износа

Главный симптом изношенности направляющих втулок — повышенный расход моторного масла. Связано это с тем, что при децентрированном ходе клапана маслосъемные колпачки перестают выполнять работу и через увеличенный зазор между клапаном и внутренней частью втулки в цилиндры попадает моторное масло.

Признаки повышенного расхода масла из-за изношенных втулок следующие:

• сизый дым из выхлопной трубы;
• повышенная дымность работающего двигателя;
• нагар на электроде свечи зажигания светлого пушистого вида;
• наличие на юбке или резьбе масла.

Как определить, что направляющие втулки изношены

Масло в цилиндры попадает и по причине неисправности деталей цилиндро-поршневой группы. Чтобы исключить данную причину, необходимо замерить компрессию. Это исключит неисправность поршневых колец.

Осмотрите свечи зажигания. Наиболее загаженная свеча говорит о проблемах в данном цилиндре.
Далее осматриваем мотор на предмет износа направляющих в следующем порядке:

1. Открутите гайки, крепящие клапанную крышку к ГБЦ, и снимите ее.
2. Ослабьте цепь и, совместив метки, открутите и снимите шестерню распредвала.
3. Постепенно и поочередно открутите постель распредвала и снимите ее.
4. Демонтируйте коромысла, разблокируйте пружины клапанов цилиндра, в котором свеча больше всего покрыта нагаром.
5. Аккуратно снимите маслосъемный колпачок и покачайте клапан в стороны, двигая вверх-вниз. Если при движении имеется боковой люфт, то требуется замена втулки.

В рабочем состоянии зазор между клапаном и направляющей минимален и не позволяет клапану двигаться в горизонтальном направлении (только вверх или вниз). Поэтому любое боковое качание означает износ втулки.

Прежде чем покупать новые направляющие, желательно снять клапаны и вместе с ними прийти в магазин. И при выборе обязательно пробуйте их посадку на шток клапана.

Направляющая втулка на штоке клапана должна двигаться легко, но при этом она не должна болтаться.

Необходимо это для того, чтобы в дальнейшем вам не пришлось снова идти в магазин, если втулки по каким-то причинам не подойдут.

Порядок замены направляющих втулок клапанов автомобилей ВАЗ

Для замены надо демонтировать ГБЦ и дополнительно иметь специальную наставку для снятия и установки. Однако не стоит пугаться, так как конструкция наставки проста, и вместо нее используйте подходящие по параметрам втулки подручные средства.

1. Снимаем навесное оборудование, которое мешает снятию головки блока цилиндров.
2. Снимаем клапанную крышку.
3. Ослабляем цепь газораспределительного механизма и снимаем шестерню распредвала (не забудьте совместить метки).
4. Демонтируем головку блока цилиндров и ставим ее на чистую ровную поверхность.
5. Снимаем распредвал с постелью (гайки откручивайте постепенно, иначе постель встанет на перекос и вы ее не снимете).
6. Снимаем коромысла и пружины.
7. Проверяем люфт клапанов. Там, где он есть, клапаны удаляем, там, где его нет, устанавливаем на место пружины.
8. Переворачиваем ГБЦ и со стороны камеры сгорания наставкой выбиваем направляющие.
9. Устанавливаем новые втулки и собираем двигатель (при сборке не забудьте соблюсти момент затяжки гаек и ее порядок).

Процесс замены

Как уже говорилось выше, для снятия и установки направляющих необходима специальная наставка. Рассмотрим, что она из себя представляет и как ей пользоваться.

1. Описание наставки

Оправка для снятия и установки направляющей состоит из двух частей.
Первая часть представляет собой шток определенной длины, обработанный на токарном станке и имеющий в определенных местах разный диаметр. Самый большой диаметр штока занимает основную его длину и составляет 18 мм. За эту часть шток удерживается рукой, и она ограничивает проскакивание штока на другую сторону при снятии втулки, что предохранит поверхность головки блока от удара молотком. Диаметр второй части штока равен диаметру втулки. Длина этой части равняется глубине отверстия, в котором размещена втулка. Третья часть штока самая короткая — ее диаметр соответствует внутреннему диаметру штока клапана (диаметру внутренней поверхности направляющей). Ее предназначение заключается в том, чтобы при выбивании втулки направление штока строго соответствовало направлению втулки и не создавался перекос штока при ударе по нему молотком.

Вторая часть штока похожа на торцевую головку. Отличает ее от торцевой головки отсутствие внутри граней (цилиндрическое отверстие с диаметром и длиной, равной диаметру и длине верхней части направляющей). В верхней части головки имеется отверстие с диаметром, равным внутреннему диаметру втулки и внешнему размеру штока с рабочей стороны.
Как видно из описания оправки, найти ей замену из подручных средств не так сложно. Для этого как минимум понадобится цилиндрический стержень удобной длины, диаметр которого с одной стороны равняется внешнему диаметру втулки. В качестве наставки можно использовать старый шток маслонасоса от ВАЗ, предварительно сточив шестерню.

Для установки направляющей на место используйте торцевую головку подходящего диаметра либо подходящую полую трубку.
Далее в тексте будут использоваться термины «оправка», «шток», «головка», подразумевающие под собой как специальную оправку, так и подходящие подручные средства.

2. Процесс снятия изношенной направляющей и установка новой

Для снятия втулки переворачиваем ГБЦ рабочей частью вверх. Далее берем шток, вставляем в отверстие клапана и молотком аккуратно выпрессовываем.

В данном процессе важна точность удара. Если вы попадете молотком по поверхности головки блока, то это приведет к нарушению плоскости ГБЦ. Чтобы выбить втулку, удар должен быть сильным, а для этого лучше использовать тяжелый молоток.
Чтобы установить новую втулку, разместите ГБЦ на поверхности в положении, в котором она размещается на двигателе. Затем возьмите новую втулку, смажьте внешнюю поверхность маслом и установите ее в нужное отверстие.

Далее наденьте на нее головку и вставьте шток. Аккуратно ударяя молотком по верху штока, запрессуйте направляющую втулкуна место.
При установке обратите внимание, чтобы выбранные подручные средства не касались верха седла сальника (отмечен стрелочкой 1), так как при ударе седло деформируется или от него отколется кусок. Головка должна упираться в основание седла сальника (отмечено стрелочкой 2).

Со снятием и установкой направляющей втулки проблем не возникает. Это простая процедура, которая требует определенных знаний, аккуратности и точности при работе.

Ещё кое-что полезное для Вас:

«Оказывается всё другому,
колпачёк надевается как
колпачёк на направляющую
втулку….»
из одного форума

О маслосъемных колпачках, направляющих втулках и вообще, о жизни клапанов в моторе.

Еще 50-60 лет назад, в СССР, к проблемам снижения расхода масла в двигателях внутреннего сгорания относились как к очень далекой перспективе. Автомобильные двигатели были, в основной массе, нижнеклапанными, а у таких моторов потери масла через подвижные части клапанного механизма ничтожны. Самые передовые, по тем временам, москвичевские и волговские моторы были
уже с верхним расположением клапанов, однако, верные устоявшимся привычкам конструкторы, при проектировании моторов основное внимание, в борьбе
с расходом масла, уделяли конструкциям поршней и поршневых колец, нежели клапанному механизму.
Каким же образом масло из пространства под клапанной крышкой попадает в цилиндры? Коромысельный привод клапанов, а в моторах с верхним распредвалом, сам распредвал и толкатели, смазываются маслом, подаваемым к ним под давлением. Это масло, выдавливаясь из зазоров механизма, разбрызгивается каплями в пространстве под клапанной крышкой. Капли масла оседают на всех деталях, в том числе, и на верхней тарелке клапанной пружины.
Эта тарелка очень похожа на воронку и, собравшиеся в ней капли масла, стекают вниз по штоку клапана. При работе двигателя на холостом ходу и частичных нагрузках, во впускном коллекторе и в каналах головки блока возникает разрежение. Если зазор между направляющей втулкой клапана и штоком клапана велик, то масло, стекающее из тарелки вниз по штоку, усиленно увлекается этим разрежением во впускной канал головки. Именно поэтому у мотора с изношенными колпачками и направляющими втулками мы наблюдаем сильный плевок белого дыма при начале движения на перекрестке.
В первых верхнеклапанных двигателях меры борьбы с потерями масла через зазоры в паре шток клапана — направляющая втулка сводились к размещению под сухарями клапана резинового кольца, а
под верхней тарелкой пружины стального или резинового колпачка (рис 1).

Рисунок 1
Резиновое уплотнительное кольцо под сухарями и маслозащитный колпачок

Однако, такие простейшие устройства прожили не долго и в конструкциях клапанных механизмов повсеместно стали использовать уплотнительные манжеты, которые унаследовали название «колпачки». Ввиду «узкой специализации», вариантов конструкций маслосъемных колпачков (МСК) не так уж много – всего два. А многообразие исполнений заключается лишь в мелких деталях.
На рисунках 2 и 3 представлены два основных вида маслосъемных колпачков. Вариант №1 представляет собой манжетное устройство, надеваемое на выступающую из головки часть направляющей втулки клапана.

Рисунок 2
Маслосъемный колпачок, монтирующийся на направляющую втулку клапана

Вариант 2 монтируется под клапанную пружину, усилие которой фиксирует колпачок на головке и герметизирует его стык с головкой

Маслосъемные колпачки (МСК) первого типа получили доминирующее распространение ввиду простоты и дешевизны. Однако, на многих двигателях замена таких колпачков без специнструментов трудоемка из-за сложности работы в стесненном пространстве головки. Маслосъемные колпачки второго типа не контактируют с направляющей втулкой клапана и, соответственно, меньше нагреваются (температура направляющей втулки выпускного клапана всегда выше температуры головки блока). Поэтому такие колпачки более долговечны. При обслуживании двигателя, замена этих колпачков очень удобна и не требует никакого специального инструмента. Однако, цена их в разы выше традиционных. Есть и еще один недостаток, при применении колпачков второго типа длина направляющей втулки вынужденно получается более короткой, а из-за этого снижается ее износостойкость.
Применительно к волговским двигателям, МСК первого типа применяются на всех двигателях отечественной разработки. На двигателях Крайслер применяются МСК второго типа.
Функции маслосъемных колпачков противоречивы: с одной стороны, они должны препятствовать расходу масла через зазоры между направляющей втулкой и штоком клапана, а с другой стороны, они не должны полностью перекрывать поступление масла в зазор, поскольку в этом случае износ направляющей втулки и штока клапана будет чрезмерно сильным. Для улучшения условий смазки пары трения втулка-клапан внутреннюю поверхность втулки иногда выполняют с нарезкой канавок (кольцевых или в виде резьбы) В которых может аккумулироваться смазка. Другим решением проблемы смазки узла втулка-клапан является изготовление направляющих втулок из пористого материала. Таковыми являются чугуны, а также материалы, получаемые по порошковым технологиям. Чугун – материал, содержащий огромное количество микроскопических включений графита чешуйчатой или сферической формы. При механической обработке чугуна миллионы микровключений графита вскрываются режущим инструментом и становятся аккумуляторами смазки. Направляющие втулки клапанов у всех первых верхнеклапанных двигателей были исключительно чугунными. Последующий опыт эксплуатации двигателей показал, что при любой, даже самой идеальной конструкции колпачков незначительный расход масла через них, все же, всегда имеет место. Это наблюдение привело к тому, что массовое распространение стали получать направляющие втулки, изготовленные из бронзы. Бронза не уступает чугуну по антифрикционным свойствам и по износостойкости и при этом она менее хрупка, что позволяет изготавливать втулки более миниатюрными. Это очень важно для современных, высокооборотистых моторов с тонкими, легкими клапанами.
Каким же образом работают маслосъемные колпачки? Плотно надетые на направляющую втулку или прижатые к головке блока пружиной, они охватывают шток клапана манжетной частью и, таким образом, препятствует попаданию моторного масла в зазор шток-втулка. Маслосъемные колпачки изготавливают из специального масло-термостойкого каучука. Однако, с течением времени, эластичность колпачков всегда снижается и отличие качественных колпачков от плохих заключается только лишь в скорости и в степени их старения. Тем не менее, даже потерявшие эластичность МСК, долгое время сохраняют работоспособность, при условии, что зазор между направляющей втулкой и штоком клапана не превышает допустимого. При увеличенном зазоре клапан под воздействием сил от приводного механизма получает возможность качаться в направляющей втулке, отчего изнашивается и деформируется манжета маслосъемного колпачка. Встречались маслосъемные колпачки, у которых на момент ремонта двигателя внутренний диаметр манжетной части был на 0,2-0,3 мм больше диаметра штока клапана (рис 4).

Рисунок 4
Изношенные направляющая втулка клапана и маслосъемный колпачок

В этом случае масло свободно проникает в зазор между направляющей клапана и штоком и образует на впускных клапанах массивный слой нагара, так называемую «шубу» (рис 5 и 6).

Рисунок 5
Нагар на впускном клапане

Этот нагар заполняет собой проходное сечение между тарелкой клапана и седлом и препятствует наполнению цилиндра (рис7).

Рисунок 7
А – проходное сечение без нагара
Б – проходное сечение, уменьшенное за счет нагара
Одной из наиболее распространенных мер в борьбе с расходом масла через направляющие втулки клапанов является замена маслосъемных колпачков. В большинстве случаев, эту процедуру выполняют без снятия головки блока с двигателя. При этом, состояние направляющих втулок и наросты нагара на клапанах остаются за пределами внимания. При больших величинах износа направляющих новые маслосъемные колпачки сразу же испытывают большие боковые нагрузки из-за перекладки клапана и интенсивно изнашиваются. Поэтому очень часто, вскоре после замены МСК, снова начинается увеличенный расход масла. Владелец авто, полагая, что состояние головки блока вне подозрений (ведь он только что заменил МСК), ищет другие причины повышенного расхода масла и начинает большой ремонт мотора. В итоге, только что перебранный двигатель продолжает расходовать масло, и … начинаются поиски виновных.
В некоторых случаях, все же, возможна замена МСК без демонтажа головки блока с двигателя. Показаниями к этому являются отсутствие масляного нагара на клапанах и уверенность в том, что износ направляющих втулок клапанов не превышает допустимого. Для осмотра клапанов необходимо демонтировать впускной коллектор (на выпускных нагара не бывает).
Величины зазоров для 402 и 406 моторов представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
ЗМЗ 406. . Зазор сборочный, мм . Зазор браковочный, мм
Направляющая втулка -впускной клапан. 0,060-0,022. 0,20
Направляющая втулка — выпускной клапан. 0,067-0,029. 0,20

Таблица 2
ЗМЗ 402. . Зазор сборочный, мм. Зазор браковочный, мм
Направляющая втулка -впускной клапан. 0,097-0,050. 0,25
Направляющая втулка — выпускной клапан. 0,117-0,050. 0,25

Механизм газораспределения двигателя должен обеспечивать своевременный впуск в цилиндры свежего заряда воздуха или горячей смеси и выпуск из цилиндров отработавших газов. При возникновении неисправностей в механизме газораспределения нарушается нормальная работа двигателя, уменьшается его мощность, ухудшается экономичность.

Основными неисправностями механизма газораспределения могут быть следующие :

нарушение тепловых зазоров между стержнями клапанов и носками коромысел, подгорание рабочих фасок клапанов и седел, потеря упругости или поломка пружин клапанов, повышенный износ толкателей, штанг, коромысел, направляющих втулок клапанов, опорных шеек, втулок и кулачков распределительного вала, его упорного фланца и зубьев распределительной шестерни.

В автомобиле «Опель» основными неисправностями газораспределительного механизма являются износ шестерен и кулачков распределительного вала, нарушение зазоров между стержнями клапанов и носками коромысел, износ толкателей и направляющих втулок, тарелок клапанов и их гнезд. К отказам газораспределительного механизма относят поломку зубьев распределительной шестерни и потерю упругости клапанных пружин.

В процессе работы двигателя имеющийся в клапанном механизме тепловой зазор обеспечивает плотную посадку клапана на седло и компенсирует тепловое расширение деталей механизма. Если тепловой зазор в механизме впускного клапана нарушен, то проходное сечение клапана уменьшается, в результате чего уменьшается и наполнение цилиндра свежим зарядом воздуха или горючей смеси.

При увеличении теплового зазора в механизме выпускного клапана ухудшается очистка цилиндра от отработавших газов, что, в свою очередь, ухудшает процесс сгорания. При этой неисправности происходят повышенное изнашивание стержней клапанов и снижение мощности двигателя. Характерным признаком увеличенного теплового зазора является звонкий резкий стук, который хорошо прослушивается при работе двигателя без нагрузки с малой частотой вращения коленчатого вала.

При уменьшенном тепловом зазоре клапанов нарушается герметичность их посадки в седлах, а как результат — уменьшается компрессия в цилиндрах, подгорают фаски клапанов и их седла. Двигатель начинает работать с перебоями, мощность его падает.

Характерными признаками неплотного закрытия клапанов являются периодические хлопки во впускном или выпускном трубопроводе. У карбюраторных двигателей при уменьшенных тепловых зазорах впускных клапанов возникают хлопки в карбюраторе, а выпускных клапанов — в глушителе. Причинами этой неисправности могут быть также отложения нагара на седлах клапанов, поломки пружин клапанов, обгорания рабочих поверхностей клапанов и седел. Зазоры между стержнями клапанов и носками коромысел следует систематически проверять и при необходимости регулировать.

Шум в крышке распределительных шестерен и стуки распределительных шестерен сливаются с общим шумом, однако они прослушиваются в крышке распределительных шестерен, в зоне зацепления зубьев.

Обнаруженные при проверке технического состояния неисправности, вызванные повышенным износом деталей механизма газораспределения, устраняют при ремонте двигателя. Небольшие повреждения, предварительно устранив нагар, убирают путем шлифования. Седла клапанов не должны иметь раковин, повреждений и следов коррозии. Прежде чем ремонтировать седло, проверяют износ втулки клапана. Если она изношена, ее меняют, затем ремонтируют седло. Ремонт производят на специальных станках или используют специальное приспособление, состоящее из стержня и Сменной фрезы. Для восстановления клапанов и их седел применяют и другие комплекты инструментов отечественного и зарубежного производства.

Головки цилиндров после обработки седла необходимо обязательно продуть сжатым воздухом. Одним из наиболее распространенных дефектов направляющих втулок является повышенный износ внутренней поверхности. Обычно он вызывается длительной эксплуатацией двигателя после 150 тысяч километров пробега автомобиля.

Состояние направляющих втулок клапанов в основном определяет зазор между ними и стержнями клапанов. Чтоб определить зазор, нужно измерить диаметр стержня клапан и диаметр отверстия его направляющей втулки, а затем вычесть из второго значения первое. Одним из методов измерения зазора без снятия головки блока цилиндров является следующий. К клапану, установленному в направляющей втулке, прикладывают ножку индикатора часового типа и устанавливают его на нуль. Затем сдвигают стержень клапана по направлению к индикатору и по его показаниям определяют зазор между стержнем и направляющей втулкой. Зазор не должен превышать 0,20–0,25 мм. При измерении стержень клапана необходимо перемешать в направлении, параллельном коромыслу, так как в этом направлении, как правило, происходит наибольший износ направляющей втулки.

Зазор между направляющей втулкой и клапаном можно проверить следующим способом. Снимают головку блока цилиндров, очищают клапаны и направляющие втулки от отложений, вставляют клапаны во втулки и устанавливают на поверхность блока цилиндров индикатор часового типа (рис.1).

Затем в радиальном направлении передвигают тарелку клапана и определяют зазор. Для впускного клапана он не должен превышать 1,0 мм, а для выпускного клапана — 1,3 мм. Восстановить необходимый диаметр втулки можно, применив комплект специальных ножей из твердого сплава. С помощью таких ножей-колесиков выдавливают спиральный желобок внутри втулки клапана, что уменьшает ее внутренний диаметр за счет деформации металла. В результате выдавливания получают спиральные желобки, которые являются своеобразным уплотнением и удерживают масло. Далее с помощью развертки обрабатывают втулку под диаметр клапана. Если слишком большой зазор между направляющей втулкой и клапаном не устраняется после замены клапана и развертывания втулки под ремонтный размер клапана, втулку заменяют.

Источник