Работа клапанов
При вращении распределительного вала его специально спрофилированный кулачок периодически через регулировочную шайбу воздействует на стержень клапана, утапливая его и отодвигая от седла. Таким образом, между полостями впускного или выпускного коллектора и камерой сжатия цилиндра образуется проход, через который рабочая смесь впускается в камеру сжатия или отработанные газы вытесняются поршнем в выпускной коллектор. Возврат клапанов осуществляется мощными цилиндрическими пружинами.
Рис. 2. Рычажный механизм привода клапанов с верхним расположением распределительного вала у автомобилей типа ВАЗ‑2108:
1. Головка блока цилиндров. 2. Клапан. 3. Распределительный вал. 4. Кулачок. 5. Направляющая втулка. 6. Пружина. 7. Регулировочная шайба. 8. Направляющая. Δ тепловой регулируемый зазор
Рис. 3. Строение полнотелого клапана и основные его величины.
Неиспровности клапанов и их ремонт
Виды неисправностей
Клапана и составляющие головки блока цилиндров подвержены интенсивному износу, особенно, при неправильной настройки оборудования (неправильно настроена топливовоздушная смесь на газобаллонном оборудовании, неисправность топливной системы, неправильный зазор между регулировочной шайбой и кулачком/коромыслом), при жестких условиях эксплуатации (несвоевременная замена масла в двигателе, использование плохого топлива, высокие нагрузки).
При своевременном обнаружении перебоев работы клапанов в газораспределительном механизме, некоторые неисправности можно исправить без замены самого клапана. К таким неисправностям относятся: износ штока клапана и его направляющей, выработка или прогар седла.
Износ штока клапана его и направляющей (люфт):
Износ штока клапана и направляющей проявляется в увеличении зазора между хвостовиком и направляющей. С завода зазор на впускных клапанах варьируется от 0.015 до 0.05 мм, на выпускных клапанах от 0.02 до 0.06 мм, эти параметры могут отличаться на разных двигателях, но значения будут в этих промежутках. Неисправностью начнёт считаться зазор, который превысил эти параметры, так как увеличение зазора приводит увеличению расхода масла, к жёсткой работы двигателя, нарушению герметичности прилегания клапана к седлу и более интенсивному износу.
Рис. 4. Износ хвостовика клапана и направляющей:
1. Направляющая клапана. 2. Клапан (впускной/выпускной)
Выработка происходит неравномерно, втулка сильнее всего изнашивается в начале и в конце, что ведёт не только к увеличению зазора и люфту, но и к нарушению геометрии. Клапан имеет равномерную выработку по всей длине в месте контакта.
Причины износа:
Неполноценная смазка: низкое давление масла, забитый масляный канал, нарушение интервалов замены масло, что приводит к отсутствию масляной пленки между штоком и направляющей, затем следует абразивный или адгезионный износ.
Коррозия и химическое воздействие: кислоты при неполном сгорании, присутствии влаги разрушают поверхность.
Перегрев клапана, направляющей: высокие температуры уменьшают твердость материалов, ускоряют износ и коррозию.
Измерения, выполняемые при оценке состояния деталей:
Основным параметром, определяющим состояние направляющих втулок и клапанов, является зазор между ними и стержнями клапанов. Для определения зазора необходимо измерить диаметр стержня клапана и диаметр отверстия его направляющей втулки, а затем вычесть из второго значения первое. Зазор не должен лежать в пределах для впускных клапанов от 0.015 до 0.05 мм, на выпускных клапанах от 0.02 до 0.06 мм (на разных двигателях, допускаемые зазоры будут разные, нужно обращаться к манула на конкретный двигатель).
Диаметр стержня клапана измеряют с помощью микрометра в центральной, верхней и нижней частях его стержня. Внутренний диаметр направляющей втулки клапана измеряют нутромером.
Рис. 5. Схема замеров диаметра стержня клапана микрометром.
Рис. 6. Схема замера направляющей втулки клапана нутромером.
При снятой головке цилиндров зазор между направляющей втулкой и клапаном может быть проверен следующим образом. Клапаны и направляющие втулки очищают от отложений, вставляют клапаны во втулки и устанавливают на поверхность блока цилиндров индикатор часового типа. При покачивании клапана в направление к индикатору и обратно, индикатор укажет значение диаметрального зазора между стержнем клапана и направляющей втулкой, увеличенное в 2,8 раза. Зазор не должен превышать 0,1 мм для впускного и 0,15 мм для выпускного клапана.
Рис. 6. Замер диаметрального зазора между стержнем клапана и направляющей втулкой.
Величина диаметрального зазора является критерием для решения вопроса о целесообразности дальнейшего использования в двигателе данного клапана и его втулки. В ряде случаев для обеспечения указанных выше зазоров или приближения к зазорам нового двигателя может потребоваться замена направляющей втулки и ремонт хвостовика клапана.
Перед решением о ремонте клапана нужно убедиться в правильности его геометрии. Чтобы измерить биение тарелки клапана относительно стержня требуется: прибор для проверки биения клапана и индикатор часового типа.
Рис. 7. Прибор для проверки биения клапана.
После измерения биения, результаты не должны превышать 0,02 мм на 100 мм длины стержня клапана. При не соответствии фактических измерений допуску биения – клапан не ремонтируется, а заменяется на новый.
В ходе измерения геометрии деталей лишь выявляются дефекты формы. При оценке состояния деталей, следует, обращать внимание на другие дефекты – трещины, перегрев, задиры. При обнаружении подобных дефектов целесообразность ремонта низкая, следует заменить деталь.