Направляющая в двигатели автомобилей

О технологиях ремонта направляющих втулок клапанов

О технологиях ремонта направляющих втулок клапанов

Самое не гуманное оружие массового поражения – время.

Одним из основных требований качественного ремонта головки блока цилиндров (ГБЦ) является обеспечение герметичности сопряжения «седло-клапан». Операции обработки фасок клапанов и седел по праву считаются важнейшими и ответственными в технологической цепи ремонта головок блока. Но существует и не менее ответственная операция — замена (или восстановление) направляющих втулок, которые являются технологической базой для последующей обработки седла.

Нередко при перепрессовке втулок происходит смещение оси отверстия, что при большом «перекосе» не позволяет обработать рабочую фаску седла одинаковой ширины по всей окружности. В результате этого нарушается теплоотвод, и впоследствии возможно прогорание седла или тарелки клапана. Кроме того, «перекос» оси приводит к ускоренному износу стебля и торца клапана. Причины возникновения таких ситуаций банальны – это нарушения технологии ремонта и нестабильное качество запасных частей (втулок), которые выпускают не только российские, но и зарубежные производители.

Цель этой статьи заключается в ознакомлении читателей с различными технологиями ремонта направляющих втулок клапанов и с организацией входного контроля качества запасных частей.

Необходимым условием качественного ремонта ГБЦ является дефектовка направляющих втулок. Производится она с помощью нутромеров или калибров (рис 1).

Нутромер и цилиндрические калибры позволяют осуществить дефектовку направляющих втулок с точностью 0,01 мм.

На практике, большинство ГБЦ поступающих в ремонт, имеют втулки с износом превышающим допустимый (обычно 0,15 мм и более). Как правило, «выпускные» втулки изношены больше «впускных», что объясняется их повышенной термонагруженностью. Традиционно, износ втулки в горизонтальном сечении имеет ярко выраженный эллипс с большей осью в плоскости качания коромысла (вращения кулачка распред. вала), а в вертикальном сечении напоминает «корсет». Таким образом, максимальный износ отверстия втулки следует искать в плоскости качания коромысла (вращения кулачка) со стороны камеры сгорания.

В зависимости от степени износа или наличия других дефектов направляющих втулок автомеханик должен выбрать наиболее рациональную технологию их ремонта. Возможны следующие варианты:

1. Экспресс-метод восстановления отверстия втулки

Восстановление отверстия втулки можно выполнить без ее выпрессовки из ГБЦ за счет применения метода пластического деформирования металла. Используя комплект инструмента для восстановления направляющих втулок от компании Neway (США) можно восстанавливать втулки с диаметрами отверстий от 6 до 12 мм (рис 2). Степень восстановления изношенного отверстия во втулке обуславливается ее материалом. Например, втулки изготовленные из цветных материалов с износом до 0,5 мм восстановить еще можно, а втулки из высокопрочного чугуна или металлокерамики только с износом до 0,15 мм. Следует отметить, что данная технология широко применяется в России.

Рисунок 2. Комплект для восстановления направляющих втулок от компании Neway

Уменьшение диаметра отверстия происходит при раскатывании поверхности роликами-ножами. После применения этой технологии на поверхности отверстия втулки остается спиральный желобок, который в дальнейшем:

• увеличивает маслоемкость поверхности, а значит, улучшаются условия смазки в этой паре трения;
• создает газолабиринтное уплотнение в сопряжении, а значит, меньше масла попадет в камеру сгорания;
• упрочняет поверхность отверстия втулки за счет уплотнения поверхности роликом (эффект наклепа).

Поскольку за счет спиральной канавки поверхность отверстия во втулке уменьшается всего на 10…15%, то ее наличие практически не скажется на ресурсе работы ГБЦ, т.к. при работе мотора клапан во втулке колеблется в пределах теплового зазора. Стебель клапана никогда не контактирует со втулкой по всей поверхности отверстия.

Восстановление поверхности отверстия втулки считается выполненным хорошо, если после разворачивания его в размер вы увидите состояние «очищенного оружейного ствола», т.е. без участков поверхностей, необработанных разверткой.

2. Метод гильзования втулок

За рубежом достаточно широко применяется технология восстановления направляющих втулок путем установки в них тонкостенных гильз, изготовленных из специальных сплавов меди (рис. 3).

Рисунок 3. Последовательность выполнения операций при восстановлении направляющей втулки методом гильзования.

Для надежного применения этой технологии недостаточно иметь только комплект инструментальной оснастки – необходимо строго соблюдать режимы и последовательность выполнения операций. Следует отметить, что самой ответственной операцией здесь является протяжка отверстия шариком.

Таким образом, основным достоинством технологий восстановления втулок является сохранение ремонтопригодности ГБЦ за счет исключения операции перепрессовки втулок.

3. Традиционная технология замены втулок

Алюминиевые ГБЦ обычно нагревают до температуры 110ºС. С чугунными ГБЦ работают без их нагрева. Втулки надо выпрессовывать с помощью специальных оправок и пневмомолотка или гидравлического пресса. Это обеспечит приложение нагрузки по оси втулки и минимизирует повреждения отверстия (посадочного места) втулки в ГБЦ. При запрессовке втулок они сначала охлаждаются в жидком азоте, а затем с помощью специальных оправок устанавливаются в головку блока. После запрессовки, отверстие втулки необходимо обработать в размер, обеспечивающий сопряжению «втулка – клапан» необходимый тепловой зазор. Эти размеры указаны в специальной технической литературе.

Обработка отверстия втулки обычно производится разверткой со стороны клапанных пружин. Для обеспечения требуемой точности (погрешность + 0,01 мм на диаметр) необходимо использовать специальные развертки.

При перепрессовке втулок традиционным способом особое значение имеет качество поставляемых запасных частей. Характерным примером могут послужить диаграммы изменения нагрузок при выпрессовке втулок, имеющих близкие значения длины запрессованной части втулки. Например, выпрессовка направляющей втулки MAN производится с меньшими максимальными усилиями и более плавным изменением нагрузки, чем втулки ЯМЗ-238 (см. рис. 4), что объясняется разницей в величинах отклонения формы и чистоты обработки их сопрягаемых поверхностей.

Рисунок 4. Зависимость изменения нагрузки при выпрессовке втулок выпускного клапана ЯМЗ-238 (а) и MAN (б).

Втулки поставляемые в запчасти, могут иметь ремонтный размер как отверстия, так и посадочной поверхности. Известно, что втулка устанавливается в ГБЦ с натягом, который в большинстве случаев составляет 0,03…0,06 мм. Однако, при выпрессовке втулок нередко возникают случаи повреждения поверхности отверстия в ГБЦ. Если эти дефекты (продольные риски, «вырывы» металла и т.п.) имеют глубину более 0,02 мм, то необходима доработка отверстия с помощью разверток под установку новой втулки ремонтного размера. При наличии незначительных повреждений поверхности при установке новых втулок целесообразно использование высокотемпературных анаэробных клеев. В противном случае не исключена возможность попадания масла в камеру сгорания через щели между втулкой и корпусом ГБЦ.

Для повышения ремонтопригодности ГБЦ, в которой имеются глубокие риски в отверстиях, экономически целесообразно произвести разворачивание этих отверстий «как чисто», а втулку ремонтного размера доработать по посадочной поверхности, т.к. технологически проще обработать «вал» в требуемый размер, чем «отверстие».

При входном контроле качества запасных частей, особенно отечественного производства, необходимо проверять следующие геометрические параметры втулки:

• эксцентриситет (смещение осей отверстия и посадочной поверхности);
• угловое смещение осей;
• эллипсность посадочного цилиндра;
• соосность расположения посадочного цилиндра под маслосъемный колпачок с осью отверстия.

Вышеуказанные параметры можно проконтролировать с помощью специального прибора (рис. 5), разработанного в ГОСНИТИ.

Рисунок 5. Прибор для определения геометрических параметров направляющей втулки.

При наличии дефектов геометрии направляющей втулки, например, несоосности отверстия и посадочного места, исправить их обработкой сверлом, зенкером или разверткой не представляется возможным, так как ось отверстия после обработки этими инструментами практически будет сохранена. Поэтому такие втулки должны отбраковываться на стадии входного контроля.

Для количественной оценки влияния отклонения оси направляющей втулки и оси седла клапана на величину съема материала при обработке фаски была разработана математическая модель. Для простоты понимания процесса мы рассмотрим только частный вариант применения универсальной кинематической схемы обработки фасок (рис. 6), т.е. без учета действующих при резании сил и жесткости инструментальной оснастки. Считаем, что касание резца с седлом рассматривается как точка. Рассмотрим нередко встречающийся на практике случай – угловое смещение оси отверстия втулки.

Рисунок 6. Расчетная схема углового смещения осей направляющей втулки и седла при его обработке: а). направляющая втулка без углового смещения осей; б). направляющая втулка с угловым смещением осей. 1-направляющая втулка; 2-направляющий пилот; 3-седло клапана; 4- резец (нож).

Расчет смещения точки резания производится по несложным формулам:

• осевое смещение точки резания, мм: δ = sinφ(R+(L/2+H)tg(φ/2));
• радиальное смещение точки резания, мм:
• ζ = R(cosφ – 1) + tg(φ/2)(L/2+H)(cosφ + 1);
• суммарное смещение точки резания, мм: А = (δ2 + ζ2)0,5.

Суммарное смещение точки резания количественно характеризует величину съема металла седла до достижения момента, с которого резец начнет обрабатывать седло по всей окружности. Для формирования равномерной по окружности ширины фаски, согласно опытным данным, необходимо снять ещё 0,1… 0,2 мм.

Угол отклонения осей φ связан с результатами измерений на приборе следующей зависимостью: tg φ = (e12+e22)0,5/L = e/L, где: e1,e2 – эксцентриситет отверстия втулки относительно посадочной поверхности втулки соответственно в двух плоскостях; e – суммарный эксцентриситет; φ – угол смещения осей, град; R — радиус седла, мм; L – длина направляющей втулки, мм; H – высота расположения плоскости резания седла, проведенной через точку касания резца от верхнего торца втулки, мм.

Результаты расчета по итогам выборочной проверки втулок ненадлежащего качества показаны в табл. 1. Например, для впускного клапана двигателя ЗМЗ-402 (рис. 7), при отклонении осей втулки (эксцентриситете) в 0,42 мм, максимальный съем металла седла составляет 0,60 мм. На такую глубину врезается резец до момента обработки по всей окружности седла непрерывно. Затем для формирования полной ширины фаски необходимо «вырезать» еще около 0,2 мм. Итого, при наличии указанной несоосности, рабочая фаска седла опустится глубже своего прежнего положения на 0,8 мм.

Рисунок 7. Зависимость смещения точки резания при обработке седла от эксцентриситета отверстия направляющей втулки ЗМЗ-402.

Наша практика показала, что втулки, суммарный эксцентриситет которых превышает 0,10 мм (рис. 7), устанавливать нежелательно по следующим причинам: — увеличиваются затраты времени на последующую обработку седла; — растет себестоимость ремонта; — не обеспечивается равномерность ширины рабочей фаски седла; — снижение ремонтопригодности ГБЦ из-за перспективы замены седел. Следует отметить, что разная величина съема материала по окружности седла снижает его жесткость, вследствие этого может снизиться ресурс работы сопряжения «седло – клапан».

Повышенный «перекос» осей неизбежно приводит к увеличению глубины утопания тарелки клапана, что недопустимо для дизельных, а также бензиновых двигателей, в которых регулировка теплового зазора клапана осуществляется гидрокомпенсаторами или регулировочными шайбами. При выходе из допустимых значений утопания тарелки клапана, седло придется заменить. А это потребует достаточно много времени. Не лучше ли избежать перспективы замены седел на стадии входного контроля качества запасных частей, т.е., семь раз отмерить и один раз сделать правильно?!

Как говаривал наш общий знакомый: «Время – деньги! …», так давайте же их «ковать» за счет повышения уровня своего профессионализма.

Замена направляющих втулок клапанов на автомобилях ВАЗ 2106 и 2109

Казалось бы, что такая маленькая по своим размерам деталь, как направляющая втулки клапана двигателя, не играет большой роли в функциональной работе самого автомобиля. Но оказывается, что это не так. В чем заключается важность данной детали? Какие существуют причины, которые могут ее вывести из строя? Как правильно производится замена направляющих втулок клапанов ВАЗ-2109?

Для чего нужна направляющая втулка

Направляющую втулку вполне справедливо можно считать основным элементом, от которого зависит ресурс и правильная работа тандема «седло — клапанная тарелка». Материал, из которого изготовлена деталь и сама её конструкция в первую очередь нацелены на работу в условиях больших скоростях закреплённого в ней клапанного стержня, постоянных высокотемпературных нагрузок и практически полного отсутствия смазки в паре «клапан-втулка».

Причины и последствия деформации

Описанные условия приводят к тому, что в процессе работы мотора изнашиваются и направляющая втулка клапана, из-за чего со временем может нарушаться её соосность с клапанным стержнем. В дальнейшем деталь ещё больше разбивается и клапан начинает «гулять» и неплотно прилегать к своему седлу, а это, в свою очередь, приводит к разбитию фаски седла со временем. В качестве последствий можно получить прогар клапана и попасть на замену седла.

Внешний вид бронзовых направляющих втулок для моделей ВАЗ 2108–2109

Также из-за «гуляния» клапана в разбитой направляющей могут быстрее прийти в негодность маслосъёмные колпачки. Они просто не смогут удерживать масло при увеличившихся угловых смещениях клапанного стержня. Результатом будет попадание масла в двигатель, а если ещё учесть, что через разбитую втулку будет проходить масла больше обычного, то ситуация получается не из приятных. Увеличится нагар на клапанах и других деталях вокруг камеры сгорания, повысится уровень вредных выбросов выхлопных газов и можно получить преждевременно вышедший из строя каталитический нейтрализатор. И простой заменой маслосъёмных колпачков тут не обойтись, так как вскоре проблема снова вернётся.

Почему не стоит пренебрегать проверкой

В процессе ремонта двигателя его головке лучше уделить особое внимание. Нередко именно эта часть мотора виновна в том, что уровень компрессии в цилиндрах далёк от желаемого. Автомобилисты порой при ремонте ГБЦ ограничиваются только притиркой клапанов к их сёдлам, считая, что в цельнометаллических втулках особо изнашиваться особо-то нечему. В то же время проверить, насколько велик зазор между деталью и её клапаном будет совсем нелишним делом. Когда полученные цифры зазора выходят за рамки рекомендуемых автопроизводителем, то никакая притирка клапанов или замена маслосъёмных колпачков не уберегут от проблем в дальнейшем.

Материалы, используемые для изготовления втулок

Для изготовления втулок применяют материалы с хорошей износостойкостью и уровнем теплопроводности. Среди таких можно найти:

• специальные сплавы чугуна;
• бронзУ;
• латунь;
• металлокерамику.

По теплопроводности и себестоимости латунь наряду с бронзой находятся в лидерах, поэтому подавляющее большинство втулок изготовлено из сплавов этих металлов.

Нюансы, которые необходимо учитывать

Большинство втулок имеют специальный опорный буртик на наружной стороне, призванный обеспечить надлежащую фиксацию детали по вертикали в ГБЦ. Если же деталь гладкая, то установка осуществляется с использованием специальной оправки.

Для впускных клапанов направляющие втулки не должны выступать, дабы не увеличивать аэродинамическое сопротивление впускного канала. Втулки выпускных клапанов призваны по максимуму «прятать» стержень клапана для сохранности последнего от воздействия высоких температур и лучшего отвода тепла.

Внешний вид и расположение направляющей втулки клапана в ГБЦ

Точность изготовления втулок очень высока. Это необходимо для получения максимально выверенной соосности и наилучшего прилегания клапанной тарелки и седла при функционировании двигателя. Снаружи корпус детали, которую предстоит запрессовать в ГБЦ, должен быть максимально чисто обработан, на нём должны отсутствовать какие-либо царапины или риски. Этим обеспечивается оптимальный отвод тепла от этой хапчасти в головку блока.

Причины поломки деталей и их последствия

Характерная особенность направляющих элементов заключается в том, что они не выходят из строя в один момент, а изнашиваются постепенно. Срок «жизни» деталей на авто бюджетной категории составляет от 180 до 300 тыс. км, а на более дорогих иномарках может достигать 1 млн км. На процесс износа влияет несколько факторов, могущих его ускорить:

• качество применяемого моторного масла и своевременность его замены;
• температурный режим работы силового агрегата, чем чаще мотор перегревается, тем быстрее изнашиваются трущиеся поверхности;
• качество топлива и горючей смеси, чьи пары проникают в любые неплотности и вносят свою лепту в процесс медленного разрушения деталей.

Нагар на штоке разрушает втулку довольно быстро

Примечание. На рабочий ресурс всех элементов газораспределительного механизма также влияет исправность системы питания и зажигания. Когда в результате неполадок возникают хлопки в топливный либо выхлопной коллектор, то смазка между парой клапан — втулка смывается несгоревшим бензином, отчего несколько секунд механизм работает «на сухую».

Изношенная деталь характеризуется «разбитым» внутренним отверстием, в результате чего шток клапана начинает в нём слишком свободно ходить, а потом появляется люфт. Стержень перекашивается в процессе работы, а тарелка плохо совмещается с седлом, герметичность сопряжения постепенно теряется. Из камеры сгорания в механизм прорываются газы, а сверху попадает масло, в результате чего образуется нагар. Он тоже способствует ускорению износа, быстро приводя деталь в полную негодность.

Инструменты и материалы

Замена направляющих втулок проводится с использованием следующего инструментария:

• молоток;
• развёртки на 8.022 и 8.028;
• оправка для выпрессовки и запрессовки втулок.

Втулки меняют с помощью ступенчатой оправки — латунного либо бронзового инструмента. Упирается он в направляющую втулку, после чего она выбивается ударом молотка. Такой способ выпрессовки не так вредит ГБЦ, как использование обычного молотка и зубила. Специальный съёмник используется не только для снятия втулок, но и для их замены.

Ступенчатая оправка, используемая для выпрессовки направляющих втулок ВАЗ 2106

Лучшим инструментом для замены направляющих втулок является съёмник-выпрессовщик. Такие приспособления позволяют снимать втулки клапанов без повреждения посадочной плоскости на ГБЦ. Наличие этого инструмента позволяет избежать задиров и других дефектов ГБЦ, которые могут появиться при использовании оправки и молотка.

Съёмник-выпрессовщик для направляющих втулок ВАЗ 2106— универсальный инструмент

Причины замены направляющих втулок клапанов ВАЗ-2109

Среди причин, которые ведут к замене направляющего элемента клапана двигателя ВАЗ-2109, специалисты называют износ данной детали. Его можно определить по следующим признакам:

1. Попадание моторного масла непосредственно в камеру сгорания (об этом стоит судить по возросшему маслопотреблению и дыму серого цвета из выхлопной трубы).
2. Постукивание со стороны головки блока двигателя (это стучат друг о друга втулка и клапан).
3. Снижение мощности автомобильного двигателя.

Также неисправность направляющего элемента можно заметить визуально при замене комплекта клапанов и при проведении капитального ремонта головки блока двигателя.

Как только владелец автомобиля заметит признаки, свидетельствующие о выходе из строя направляющих элементов, не теряя времени, следует произвести их замену на новые. Это можно сделать как самостоятельно в гаражных условиях, так и с помощью квалифицированных специалистов автосервиса.

Замена направляющих втулок клапанов

Извлечение

1. Здесь настоятельно рекомендуется перед процедурой разогреть головку блока цилиндров где-то до 100 градусов по Цельсию. Алюминий, из которого изготовлена ГБЦ, имеет больший коэффициент расширения, чем материал направляющей втулки. Вследствие нагревания натяг соединения втулка-ГБЦ существенно уменьшается и направляющие можно спокойно, без повреждения посадочного места, выпрессовать лёгкими ударами молотка или кувалды.
2. Для извлечения применяют специальный инструмент-выколотку (оправку). Несмотря на свою узкоспециализированность и дороговизну, этот инструмент даёт возможность выпрессовки точно по оси направляющей втулки. Нередко опытные автомастера для подобных процедур обзаводятся пневмомолотками и специальными насадками-выколотками для них.

Инструмент для выпрессовки и запрессовки направляющих втулок

Установка новых

1. Перед тем как ставить новые запчасти, нужно определить значение фактического натяга. Для этого измеряется диаметр посадочного гнезда в ГБЦ и диаметр втулки. Разница между первым и вторым не должна превышать 0,03–0,05 мм.
2. В случае если гнездо заметно больше, чем выбранная для него втулка, то следует поискать деталь диаметром побольше. Если же диаметр гнезда недостаточен, то можно воспользоваться услугами сверлильного станка для его увеличения.
3. Перед процедурой запрессовки новых втулок головку блока цилиндров также необходимо нагреть. А вот новые запчасти вообще рекомендуют охладить в жидком азоте, что сильно уменьшит их внешний диаметр и позволит легче войти в расширенные от нагрева посадочные гнёзда, также снизит риск получения повреждений при запрессовке.
4. Но так как не у всех в гараже найдётся жидкий азот, то можно предварительно поместить новые втулки в морозилку. Опять же при наличии последней в зоне доступности. Для простоты, можно взять в качестве необходимой разницу температур между ГБЦ и направляющей втулкой равной 150 градусам Цельсия. Ещё при запрессовке втулок рекомендуют смазывать трущиеся поверхности жидким машинным маслом, особенно если детали не нагревались/охлаждались.
5. Сам процесс запрессовки проходит по тому же сценарию, что и выпрессовки. В качестве инструмента оправка и молоток (или пневмомолоток с насадкой). Далее, чередой последовательных ударов забиваем деталь в посадочное гнездо.

Зачем нужны направляющие втулки?

В начале и середине прошлого века ГБЦ автомобилей изготавливались из чугуна, а клапаны просто вставлялись в точно просверленные отверстия. Но впоследствии производители отказались от чугунных головок из-за большого веса и недостаточного отведения излишков теплоты, а им на смену пришли лёгкие ГБЦ из алюминиевых сплавов. Эти металлы обладают прекрасной теплопроводностью, но слабо противостоят износу от трения.

Чтобы решить проблему, была придумана направляющая втулка — посредник между мягким сплавом головки цилиндров и стальным стержнем клапана, постоянно движущимся вверх-вниз в процессе работы. Изготовленная из чугуна или специальной бронзы, она надёжно запрессовывается в тело ГБЦ, а внутрь с минимальным зазором вставляется клапан.

На схеме двигателя показано расположение направляющих втулок

Сама втулка представляет собой полый цилиндр, сделанный точно по размерам под определённую модель автомобиля. Наружная поверхность отшлифована и на ощупь гладкая, а на внутренней выполнена спиралевидная канавка в виде резьбы. По ней движется моторное масло, смазывающее ось клапана и снижающее силу трения. В верхней части направляющей детали сделана неглубокая выборка, куда вставляется стопорное кольцо.

Слева втулка для выпускного клапана, справа — для впускного

Важный момент. Направляющие элементы для впускной и выпускной группы клапанов отличаются по конструкции, хотя внешне могут выглядеть одинаково (например, детали для российских автомобилей ВАЗ 2108—09). Разница такая: во втулке для выхлопного тракта масляная канавка выполнена по всей длине отверстия, а для впускного — только наполовину. А вот изделия для «классики» ВАЗ 2106 различаются и по размерам, при одинаковом диаметре выпускные элементы длиннее впускных.

Бронзовые втулки для ВАЗ 2109 с виду все одинаковые

Втулки выполняют следующие функции:

• как явствует из названия, они направляют движение клапана, чтобы его тарелка чётко совмещалась с седлом и плотно прилегала к нему;
• принимают на себя нагрузку от силы трения, возникающую во время поступательно-возвратного движения стержня клапана;
• клапанная чашка сильно нагревается в камере сгорания, а втулка передаёт это тепло алюминиевому сплаву головки цилиндров;
• благодаря специальной канавке деталь обеспечивает смазку трущихся поверхностей.

Чугунные детали ВАЗ 2106 — впускные втулки короче выхлопных

Когда элемент запрессован в отверстие ГБЦ, то его верхняя часть меньшего диаметра на несколько миллиметров выступает над поверхностью. Это необходимо, чтобы установить на неё маслосъемный колпачок (он же — сальник клапана), не позволяющий смазке из верхней части двигателя попадать в камеру сгорания через внутреннее отверстие втулки.

Так выглядит выступающая часть, куда надевается маслосъёмный колпачок

Установка направляющих втулок на ВАЗ 2109

1. Смена направляющих втулок на ВАЗ 2109 начинается с фиксации на детали съёмника посредством обточенных гаек. Центральная часть инструмента придерживается верхним ключом, а при помощи нижнего выпрессовывается направляющая втулка. Её выход из гнезда сопровождается характерным щелчком, после этого деталь вынимается.

Направляющие втулки клапанов ВАЗ 2106 выпрессовываются съёмником

Как заменить направляющие втулки клапанов

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:

Видео: Замена направляющих втулок клапанов.

Источник http://motortehn.com/o-texnologiyax-remonta-napravlyayushhix-vtulok-klapanov/
Источник Источник http://avto-idea.ru/remont/kak-proishodit-pravilnaya-zamena-napravlyayuschih-vtulok/
Источник http://topmekhanik.ru/zamena-vtulki-klapana/