Как отрегулировать тепловые зазоры клапанов в двигателе

При работе двигателя все детали изменяют свои геометрические размеры по причине теплового расширения, не всегда точно предсказуемого. Касается эта проблема и привода клапанов газораспределительного механизма в четырёхтактных моторах. Здесь важно очень точно и своевременно открывать и закрывать каналы впуска и выпуска, воздействуя на торец стебля клапана, что затруднительно в условиях расширения, как самих стеблей, так и всей головки блока.

Конструкторы вынуждены оставлять в сочленениях тепловые зазоры или прибегать к установке узлов их механической компенсации.

Что такое регулировка клапана?

Функционирование ДВС основано на подаче внутрь цилиндров топлива и выводе после его воспламенения и прогорания отработанных газов. Управляет этими процессами распределительный вал. В его конструкции имеются кулачки которые сами или через специальные коромысла давят на нижние части клапанов.

С прогревом во время работы ДВС температура его узлов растёт, металл расширяется и детали несколько увеличиваются в размере. Для компенсации этого расширения металла необходимы тепловые зазоры, которые надо время от времени проверять на соответствие требованиям техдокументации и если необходимо, отрегулировать.

Это мероприятие получило название «регулировка клапанов», хотя правильнее называть его «регулирование тепловых зазоров».

Принципы функционирования

Чтобы понять, зачем нужна регулировка клапанов двигателя, придется неглубоко вникнуть в работу клапанов двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Первое, о чем нужно знать — клапанов в моторе всегда два типа:

• впускной;
• выпускной.

Второе: стандартный, полный рабочий цикл двигателя состоит из 4 последовательных движений:

1. Впуск воздушно-топливной смеси в цилиндр;
2. Сжатие смеси и ее воспламенение;
3. Рабочий ход, выполняемый силой давления;
4. Выпуск отработанной смеси из цилиндров.

При этом в каждой отдельной фазе (такте) клапаны занимают строго определенное положение:

• на впуске (1 движение) открывается впускной клапан;
• на сжатии (2 движение) впускной и выпускной клапаны закрыты;
• рабочий ход (3 движение) аналогично производится при закрытых клапанах;
• на выходе (4 движение) выпускной клапан открывается.

Третье: работа клапанов возможна благодаря вращению распределительного вала: его модификация (главным образом, конструкции «кулачков») конструктивно определяет продолжительность и полноту фаз (их последовательность всегда одна и та же!) газораспределения в цилиндрах.

Зачем необходима регулировка?

Правильно настроенные зазоры после прогрева двигателя уменьшаются, обеспечивая точную регулировку фаз газораспределения, что способствует продолжительному рабочему ресурсу деталей. По мере эксплуатации глубина просадки клапанов в сёдлах увеличивается, коромысла и сами кулачки изнашиваются, а значит, нарушается распределение фаз газораспределения и износ увеличивается.

Большие зазоры проводят к возникновению посторонних шумов во время работы ДВС и, если их вовремя не привести к норме, то они будут продолжать увеличиваться, что будет негативно отражаться на состоянии узлов и деталей силового агрегата, например, может оказаться повреждёнными клапаны или толкатели.

Ещё опасней ситуация противоположная, когда зазоры отсутствуют или критически малы. В этих случаях возникают серьёзные перебои в работе ДВС с возможным возникновением неисправностей, таких как поломки деталей. При отсутствии зазоров клапаны оказываются полностью не закрытыми, топливная смесь не до конца сгорает, а в образовавшееся пространство прорываются раскалённые газы, которые повреждают детали. Эти процессы являются необратимыми. Даже если после этого отрегулировать зазоры, рано или поздно капитальный ремонт неизбежен.

Все неисправности, которые могут возникнуть вследствие неправильных зазоров, можно свести в таблицу.

Таблица величина зазоров-неисправности

Величина зазора Последствия Большие зазоры – снижение срока службы деталей; – расклёпывание; – появление сколов на торцах; – повреждение толкателей. Малые зазоры или их отсутствие – прогар клапанов; – разгерметизация цилиндров; – повреждения тарелок; – повышенные нагрузки на ремень ГРМ; – активизация процессов коррозии и окисления.

Какие бывают виды регулировок?

Автоматическая установка зазоров

Большинство современных автомобилей оснащены гидрокомпенсаторами. Это устройства, которые отвечают за поддержания теплового зазора за счёт использования давления моторного масла. Сами по себе гидрокомпенсаторы не нуждаются в каких-либо регулировках. Главное – следить за тем, чтобы они были не забитые грязью и всегда находились в рабочем состоянии. Надо понимать, что ели неисправность этого устройства не была обнаружена своевременно, то допускается, что регулировки зазоров могли сбиться, поэтому лучше их проверить и если необходимо, восстановить.

Регулировка винтами

Способ регулировок специальными винтами без использования каких-либо дополнительных деталей, причём в подавляющем большинстве случаев разборки ГБЦ не требуется.

Регулирование шайбами и толкателями

Распространённый, но достаточно сложный способ регулирования зазоров. Проблема в том, для того чтобы выставить новый зазор, толкатель надо снять, а на его место установить новый соответствующего размера. При этом может потребоваться разборка с демонтажём распредвала.

Как работает распределительный вал

Если сравнивать работу распредвала со скоростью автомата Калашникова, то скорость выстрелов последнего будет в 10 раз меньше. В минуту коленвал производит от 6 000 и более оборотов, при этом один рабочий цикл состоит из двух оборотов, обеспечивающих впуск воздушно-топливной смеси и ее выпуск.

Таким образом, частота открытия и закрытия каждого клапана (впускного и выпускного) за одну минуту составляет не менее 3000 раз. При этом частота так называемых «мертвых точек» клапанов (т.е. когда они занимают в цилиндрах свои крайние положения) составляет еще большее число раз — 6 000.

При любых манипуляциях с коленвалом, клапанами и цилиндрами необходимо учитывать даже сотые доли секунды работы двигателя, существенно влияющие на его эксплуатационные возможности и долговечность.

Как часто надо настраивать зазоры и, какой их размер должен быть?

Интервалы настройки клапанов не определены. Они зависят от многих факторов: марка авто и двигателя, режим эксплуатации, пробег и т.д. Для каждого двигателя их величину автопроизводитель указывает в техдокументации или на своём официальном сайте.

В качестве примера можно привести таблицу зазоров, установленных для двигателей HONDA GX

Величины зазоров небольшие. Они не превышают десятые доли одного миллиметра. Обычно они колеблются в пределах 0.09-0.4мм. Определяются они с помощью щупа. Как правило, это наборы с шагом пять сотых миллиметра. Надо учитывать, что зазоры на впускных клапанах обычно меньше, чем на выпускных. Объясняется это тем, что вторые нагреваются значительно сильнее, поэтому и зазоры в них больше.

Что касается периодичности проверки, то существуют усреднённые интервалы, принятые практикой эксплуатации и обслуживания двигателей. Для винтовой регулировки принимают интервал каждые 10-40 тыс. км, а для регулировки посредством шайб и толкателей – 20-100 тыс. Интервалы проверок зависят от многих обстоятельств, например, когда двигатель работает с большими нагрузками и в экстремальных режимах, регулировку лучше производить чаще.

Порядок регулировки винтами

Для того чтобы объяснить, как регулируются клапана, можно обратиться к классике и рассмотреть регулировку клапанов ВАЗ2107.

Обычно необходимость регулирования клапанов возникает при резком падения мощности ДВС и появлении характерных металлических стуков на низких или высоких оборотах. Перед началом мероприятий двигателю дают остыть. Все работы должные проводиться на холодном ДВС. Клапаны в силовом агрегате этой модели открываются посредством передачи давления на шток рычага, который двигается эксцентричным кулачком распредвала. Регулированию подлежит зазор, который образован между кулачком в месте, противоположном эксцентрику, и самим рычагом.

При проведении работ руководствуются таблицей.

Непосредственно регулировка начинается с выставления поршня четвёртого цилиндра в ВМТ. Это состояние сжатия. В этой точке оба клапана закрыты. Затем проворачивается коленвал до встречи метки, нанесённой на звёздочке с меткой на корпусе. Для контроля применяется щуп 0.15мм и два ключа – на 13 и 17.

Порядок проведения работ:

– щуп вставляется в промежуток между кулачком и рычагом клапана №6 по очереди; – если он вставляется с усилием, то это норма; – если же он болтается или, наоборот, застревает или просунуть его вообще невозможно, то требуется регулировка; – уменьшение или увеличение величины зазора проводится путём фиксации регулировочного болта, отпуска контргайки и поворачивания болта. Таким образом будет проведена регулировка клапанов №№6, 8.

Такие же манипуляции проводятся для каждого клапана путём проворачивания коленвала каждый раз на угол 180° от предыдущей точки, что соответствует повороту распредвала на 90°. При каждом таком повороте осуществляются замеры и если необходимо регулирование следующих клапанов:

– 180° – №№4, 7; – 360° – №№1, 3; – 540° – №№5,2.

Порядок регулирования соблюдается в строгой последовательности. Если её нарушить, то все настройки газораспределительной системы будут сбиты. При наличии достаточных навыков регулирование клапанов самостоятельно сложностей не вызывает. Цена вопроса – 0 рублей.

Способы обеспечения теплового зазора

При верхневальной схеме распредвал воздействует на стержень клапана либо напрямую, либо через коромысло. Применение коромысла позволяет уменьшить перепад профиля распредвала относительно величины максимального перемещения клапана при открытии. При непосредственном воздействии распредвала на стержень клапана стержень воспринимает значительную боковую силу, которая приводит к повышенному его износу. Чтобы избежать этого, торец стержня накрывают специальным стаканом, который принимает на себя боковую силу, двигаясь в собственном направляющем гнезде, и передаёт осевую силу на клапан. Между стаканом и кулачком распредвала устанавливают регулировочные шайбы. Если же в конструкции имеются коромысла, то на них устанавливают специальные регулировочные винты с контргайками.

Многие современные двигатели, особенно имеющие более двух клапанов на цилиндр, оснащаются гидравлическими компенсаторами зазоров в клапанах. В этих конструкциях регулировка тепловых зазоров не требуется.

Гидрокомпенсатор позволяет при любой температуре клапана иметь нулевой зазор в приводе

Регулирование шайбами

В случаях, когда регулирование должно проводиться не винтом, а шайбой, что характерно для большинства переднеприводных автомобилей, то операции подобны настройкам клапанов ВАЗ. Т.е. коленчатый вал проворачивается до совпадения меток. Зазор подбирается шайбой с соответствующей маркировкой.

В зависимости от необходимости увеличить или уменьшить зазор подбирается и шайба определённого размера. Если маркировка отсутствует, то используется штангенциркуль или микрометр.

Полезные советы

Чтобы избежать «зажатых» клапанов на классических моделях ВАЗ, нужно учитывать то, что тыльная поверхность кулачков распредвала может не являться идеальной. Такое биение вала иногда составляет около 0.04 мм. По этой причине необходимо дополнительно проверять зазор. Делается это тогда, когда кулачок находится в следующих положениях

• перед моментом открытия клапана;
• после момента его закрытия;

Для решения задачи понадобится установить распредвал в такое положение, когда метка на шестерне получит верхнее направление. Затем производится проверка зазоров у клапанов 4, 6, 7 и 8. После нужно провернуть коленчатый вал на 180 градусов, то есть распределительный вал провернется на 90 градусов. После проворота можно проверить 7, 4, 3 и 1-й клапаны. Подобным образом проверяются 3, 1, 2 и 5-й клапан, а затем 2, 5, 6 и 8-й. Обратите внимание, измерения всех клапанов должны иметь одинаковый конечный результат. Если результаты отличаются, тогда во время выставления зазора необходимо принимать за основу то место, где зазор минимален (наиболее «зажат»).

Также хотелось бы о ВАЗ существует особое приспособление с часовым индикатором для регулировки клапанов. Предполагается, что такой инструмент позволяет добиться более высокой точности сравнительно с использованием щупа, а также позволяет спокойно регулировать клапана «на горячую». К сожалению, на практике такие решения имеют определенные недостатки и погрешности. В результате точность измерений зачастую далека от идеальной и может даже уступать привычному методу с использованием щупа.

Некоторые мастера могут без особых трудностей регулировать клапана на импортных автомобилях при помощи специнструмента для ВАЗ, внося определенные изменения в конструкцию приспособления. Также распространена практика использования только одного фиксатора толкателя, который подбирается по размерам. Процедура сводится к тому, чтобы провернуть коленвал до того момента, пока толкатель не «утопит» кулачок распредвала.

Затем вставляется фиксатор, после чего распредвал вращается до того момента, когда кулачок сойдет с шайбы. После извлечения старой шайбы и проверки/замены на новую, распределительный вал снова вращается назад. Отметим, что распредвал нужно вращать при помощи ключа, которым прокручивается шестерня распредвала. Коленвал крутить не следует, так как ремень ГРМ при вращении обязательно нужно нагружать должным образом.

Регулирование рейкой с индикатором

Существует также способ настройки зазоров с помощью индикатора и рейки. Он пользовался большой популярностью в СССР. Такой способ позволяет учитывать выработку деталей, поэтому применяется на силовых агрегатах авто с большим пробегом.

Прядок выполнения работ

– прокручивается коленвал до совпадения меток; – специальная рейка фиксируется на ГБЦ; – на рейке крепится индикатор, а его лапка устанавливается на кулачок; – специальным захватом цепляется кулачёк распредвала и тянется вверх, при этом стрелка индикатора при нормальной температуре проходит пятьдесят два деления; – если значение прохождения стрелки отклонено, то необходимо проводить регулировки винтом или шайбами в зависимости от модели силового агрегата.

Главная задача нормальной эксплуатации ДВС – сохранить проектный размер тепловых зазоров клапанов, создать абсолютную герметичность цилиндров, сберечь детали от преждевременных повреждений, обеспечить высокую эффективность силового агрегата.

Все эти мероприятия актуальны как для легковых автомобилей и мотоциклов, так и для больших машин, например КАМАЗов. Просто требуется соблюдать ряд правил, к которым относятся мероприятия, направленные на устранение неисправности, ведущих к неполному сгоранию топлива. Надо использовать только качественное моторное масло, своевременно менять масляные и топливные фильтры, следить за состоянием ГРМ, доверять обслуживание двигателя проверенным мастерам. Поверьте, лучше лишний раз убедиться в том, что зазоры клапанов находятся в норме и при необходимости их отрегулировать, чем получить серьёзные проблемы, связанные с капитальными работами на двигателе, требующими больших затрат средств и времени.

Если у вас есть вопросы, связанные с использованием масел и других продуктов Супротек, звоните. Наши специалисты всегда на них ответят, предоставят профессиональные консультации и помогут с выбором.

Подготовительные работы

Итак, двигатель – остывший, а сам автомобиль поставлен на ровную площадку и обездвижен. Можно приступать к работам:

1. Снимаем крышку воздушного фильтра карбюратора и извлекаем фильтр;
2. Откручиваем болты крепления фильтра и снимаем его, предварительно отсоединив патрубки, идущие к нему;
3. Убираем трос ручного управления воздушной заслонкой (подсос) и отсоединяем тягу дроссельной заслонки;
4. Откручиваем болты крепления клапанной крышки и демонтируем ее;
5. Проверяем натяжение цепи (оно должно быть в норме, иначе сначала придется провести регулировку натяжки);
6. Снимаем крышку распределителя (трамблера).

Теперь необходимо установить в 4-м цилиндре ВМТ поршня и помогут в этом метки, нанесенные на колен. валу и крышке привода распред. вала, а также на шестерне распределительного вали и его крышке.

Для этого можно воспользоваться соответствующим по размеру ключом, которым необходимо вращать колен. вал за болт приводного шкива. Или же воспользоваться одним из приводных колес. Для этого его нужно вывесить при помощи домкрата, включить 4-ю передачу и медленно прокручивать поднятое колесо. При этом трансмиссия обеспечит вращение коленчатого вала. Но при втором способе потребуется помощник, поскольку проконтролировать совпадение меток будет сложно.