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.
Роль клапанов и фаз газораспределения в двигателе
Одной из самых важных характеристик двигателя, когда речь заходит о его максимальной мощностной отдаче при приемлемом расходе топлива, становится наполнение цилиндров свежей смесью. Попадает она в рабочий объём через систему клапанов, ими же и выпускаются отработавшие газы.
Когда двигатель работает на значительных оборотах, а ими можно считать с некоторым допущением как максимальные, так и минимальные холостого хода, массы газа, проходящие через цилиндры, начинают проявлять свои аэродинамические свойства, инертные и прочие, связанные с эффективностью горения и теплового расширения.
Точность и оптимальность отбора энергии топлива и превращения её в механическую зависят от своевременной подачи смеси в рабочую зону с последующим не менее оперативным её удалением.
По теме: Клапан PCV или как работает вентиляция картерных газов
Моменты открытия и закрытия клапанов определяются фазой движения поршня. Отсюда и понятие фазированности газораспределения.
В любое время, а для мотора это означает угол поворота коленчатого вала и конкретный такт работы двигателя внутри цикла, состояние клапана определяется совершенно чётко. Зависеть оно может лишь от оборотов и нагрузки в строго нормированных пределах, задаваемых системой подстройки фаз (фазорегуляторами). Ими оснащаются самые современные и совершенные двигатели.
Как должна осуществляться работа элементов?
Работа 4-тактного двигателя включает в себя 4 цикла.
Каждый цикл имеет свое назначение:
- Впуск – открывается впускной клапан, в цилиндр подается топливная смесь.
- Сжатие – клапаны закрыты, сжимается смесь топлива.
- Рабочий ход – клапаны закрыты, горящая смесь расширяется, ее энергия направляется на перемещение поршней.
- Выпуск – открывается выпускной клапан, удаляются отработанные газы.
Чтобы мотор работал эффективно, необходима правильная настройка зазоров.
Признаки и последствия неправильного зазора
В идеале, точность работы клапанов обеспечивает нулевой зазор. Тогда клапан будет чётко следовать траектории, задаваемой профилем кулачка распредвала. Он имеет достаточно сложную и тщательно подбираемую разработчиками мотора форму.
Но реализовать такое возможно только при использовании гидрокомпенсаторов зазоров, в зависимости от конкретного исполнения называемых также гидротолкателями и гидроопорами.
В остальных случаях зазор будет небольшим, но вполне конечным, зависимым от температуры. Разработчики ДВС экспериментально и расчётным путём определяют, каким он должен быть изначально, чтобы в любых условиях изменение зазоров не сказалось на работе мотора, нанеся ему повреждения или понизив его потребительские качества.
Большой зазор
На первый взгляд увеличение зазоров в приводе клапанов выглядит безопасно. Никакие тепловые изменения не сведут их к нулевым, что чревато проблемами.
Но рост подобных запасов бесследно не проходит:
- двигатель начинает издавать характерный стук, что связано с увеличенным разгоном деталей перед входом в соприкосновение;
- ударные нагрузки ведут к повышенному износу и выкрашиванию поверхностей металла, образовавшаяся пыль и стружка расходятся по двигателю, повреждая все детали, которые смазываются из общего картера;
- фазы газораспределения начинают запаздывать из-за времени, потребного на выбирание зазоров, что ведёт к ухудшению характеристик на больших оборотах.
Интересно, что громко стучащий двигатель с огромными зазорами может прекрасно тянуть на низких оборотах, обретая, как говорят, «тракторную тягу». Но поступать так умышленно нельзя, мотор будет быстро изношен продуктами с поверхностей, испытывающих ударные нагрузки.
Маленький зазор
Уменьшение зазора чревато куда более быстрыми и непоправимыми последствиями. По мере прогрева недостаточный зазор быстро станет нулевым, в сочленении кулачков и клапанов появится натяг. В результате тарелки клапанов перестанут плотно садиться в свои гнёзда.
Нарушится охлаждение тарелок клапанов, часть тепла они по расчёту сбрасывают в металл головки во время фазы закрытия. Несмотря на производство клапанов из жаропрочных сталей, они быстро перегреются и прогорят, используя высокую температуру и имеющийся кислород. Мотор потеряет компрессию и выйдет из строя.
Видео: как отрегулировать зазоры на переднеприводных Ладах
В общих чертах конструкция газораспределительного механизма и процедура регулировки зазора в клапанах на дизельном двигателе такая же, как и на бензиновом.
Существует мнение, что после установки на двигатель газобаллонного оборудования необходимо изменять в сторону увеличения тепловой зазор в клапанах. Объясняют это более высокой температурой горения газа. На самом деле, этого не требуется. Особенности воспламенения и сгорания газовой смеси в цилиндре учитываются изменением угла зажигания, а процесс наполнения и отвода газов из цилиндра не отличается от такового при работе двигателя на бензине.
Регулировка тепловых зазоров клапанов
Некоторые двигатели в процессе штатной эксплуатации имеют свойство увеличивать клапанные зазоры в результате износа. Это безопасное явление, поскольку трудно не заметить начавшийся стук.
Гораздо хуже, а к сожалению так себя ведёт большинство моторов, когда зазоры со временем уменьшаются. Поэтому для исключения обнуления зазоров и прогаров тарелок надо выполнять регулировки строго по заводскому регламенту.
Используем щуп
Самый простой способ – это снять клапанную крышку, отвести кулачок от проверяемого клапана и попытаться ввести в зазор плоский щуп из набора.
Обычно толщина щупов имеет шаг 0,05 мм, что достаточно для измерений с допустимой точностью. За величину зазора принимается толщина максимального из щупов, который ещё проходит в зазор.
С помощью рейки и индикатора
На некоторых моторах, обычно это имеющие коромысла (рычаги, рокеры) в механизме привода, есть возможность установки приспособления в виде рейки, на которой предусмотрены гнёзда для монтажа точного индикатора часового типа.
Подведя его ножку к рычагу напротив стебля, можно покачать вручную или специальной вилкой рокер, свободный от кулачка, считав показания по шкале индикатора с точностью порядка 0,01 мм. Не всегда такая точность нужна, но регулировать становится значительно удобнее.
Что делать если стоит ГБО
Пропано-бутановая смесь имеет гораздо более высокое октановое число, чем традиционный бензин широкого применения. Соответственно, горит она медленнее, разогревая при выпуске выхлопные клапаны. Зазоры начинают уменьшаться гораздо сильнее, чем предусматривали разработчики мотора, предполагая использование бензина.
Это надо знать: Как понять, что прогорел клапан: причины, признаки и последствия
Чтобы избежать преждевременного прогара тарелок и гнёзд, зазоры при регулировках устанавливаются увеличенными. Конкретная величина зависит от двигателя, обычно добавка составляет 0,15-0,2 мм.
Можно и больше, но тогда придётся смириться с шумностью, снижением мощности и повышенным износом механизма газораспределения при работе с частичными нагрузками. Лучшим выходом будет использование под газ моторов с гидрокомпенсаторами.
Куда установить распредвал
Существуют разные варианты расположения распределительного вала в двигателе и конструкции механизмов, передающих давление от поверхности распредвала к стержню клапана. Однако, рост скорости современных легковых двигателей привёл к тому, что повсеместно в них закрепилась схема с расположением распределительного вала в головке двигателя — верхневальная конструкция. Близость расположения распредвала к клапанам позволяет увеличить жёсткость системы, а значит, повысить точность работы.
Прототип первых «Жигулей» ВАЗ-2101, итальянский Фиат-124, имел добротную и надёжную, но уже несовременную конструкцию двигателя с нижним распределительным валом. Советские инженеры решили, что двигатель нашего нового автомобиля должен идти в ногу со временем, и совместно с итальянцами модернизировали его, переместив распредвал в головку блока.
Схема с нижним расположением распредвала удобна в обслуживании, но обладает недостаточной жесткостью при работе на высоких оборотах
Привод газораспределительного механизма с верхним распредвалом гораздо жестче за счет отсутствия длинных штанг толкателей
Пример регулировки клапанов на ВАЗ 2107
На ВАЗ-2107 установлен классический двигатель с приводом клапанов через рокеры от единственного распредвала. Зазоры со временем возрастают, конструкция не отличается совершенством, поэтому регулировка требуется примерно каждые 20 тысяч километров пробега.
Выполнять эту операцию можно самостоятельно, навык вырабатывается довольно быстро. Из расходников потребуется только прокладка клапанной крышки, не стоит пытаться применить её повторно или с герметиком, крышка слабая, крепёж ненадёжный, мотор быстро зарастёт грязью от подтекающего масла.
Для работы очень желательно приобрести набор из рейки и индикатора. Преимущества известны тем, кто занимается двигателями профессионально и способен оценить разницу между точным приспособлением и обычным щупом.
Порядок работы по цилиндрам и кулачкам распредвала отгравирован на самой рейке, а также имеется в любой вазовской инструкции или книге по ремонту.
- Четвёртый цилиндр устанавливается в верхнюю мёртвую точку такта сжатия, после чего регулируются 6 и 8 клапаны. Замеряется зазор индикатором, после чего ослабляется контргайка и регулировочным болтом вводится расчётная компенсация износа.
- Далее операции повторяются для всех клапанов, поворачивая коленвал последовательно на 180 градусов, или это будет 90 по распредвалу. Номера кулачков и углы поворота указаны на рейке.
- Если используется щуп, то он вводится в зазор, поджимается регулировочным болтом и контргайкой. Добиваются такого его прижима, чтобы он вытаскивался из зазора с небольшим усилием, это и будет соответствовать штатному зазору 0,15 мм.
Пользуясь тем, что крышка снята, будет практично проверить натяжение цепи и состояние натяжителя, его башмака и успокоителя. Если потребуется что-то ремонтировать или подтягивать цепь, то регулировать клапаны следует уже после завершения всех процедур с цепью.
Подготовка
Прежде чем приступить к работе, кузов автомобиля лучше тщательно помыть и очистить от пыли и грязи подкапотное пространство, дабы ничего лишнего не попало в мотор после снятия крышки головки блока цилиндров. Затем машину очень желательно установить на максимально ровную поверхность, затянуть стояночный тормоз и подложить под колёса упоры. Нелишним будет иметь хорошее и равномерное освещение. Если последнего недостаточно, обзаведитесь дополнительными источниками света.
Вовсе необязательно покупать подобные упоры, их вполне можно сделать своими руками
Далее необходимо подождать, пока двигатель остынет до рекомендуемой температуры (обычно это 15–25 °С), чтобы измерения были максимально точными. Иногда опытные мастера берутся за регулировку «на горячую», учитывая определённые поправки на повышенную температуру мотора. Но двигатели бывают разные, со своими нюансами и поправками, так что лучше подождать. Свободное время можно пустить на замену фильтров, проверку оптики и т.д.
Регулировку тепловых зазоров клапанов можно проводить и при снятой головке блока цилиндров. Тут кому какая схема работы удобнее, нельзя считать такой способ неправильным. Только следует помнить, что при установке ГБЦ на машину и протяжке возможны смещения зазоров либо в плюс, либо в минус от необходимых показателей. Поэтому лучше подстраховаться и перепроверить.
