Содержание
Маслосъемные колпачки (сальники клапанов) — неисправности, признаки износа, замена
Конструктивно в двигателе внутреннего сгорания имеется несколько видов сальников, служащих уплотнением для различных подвижных соединений, среди которых особая роль отводится сальникам клапанов или как их еще называют маслосъемные колпачки.
Маслосъемные колпачки на ВАЗ 2109
Назначение
Защита камеры сгорания от попадания масла из головки блока цилиндров.
Масло в головку блока подается под давлением для смазки распределительных валов, при вращении которых в полости головки создается масляный туман, состоящий из брызг горячего масла, оседающего на все элементы головки блока.
Где находятся?
В головке блока установлены направляющие втулки для впускных и выпускных клапанов. Между втулкой и стержнем клапана оставлен определенный тепловой зазор, рассчитанный на расширение деталей при нагреве.
Для того, чтобы масло из головки блока не могло попасть в камеру сгорания через этот зазор на втулках, установлены сальники, в виде колпачков, за что и получили свое название – «маслосъемные колпачки».
Расположение сальников клапанов
Устройство
Сальник представляет собой стальной цилиндр для жесткой посадки на головку направляющей втулки. Сверху цилиндра на вулканизирован слой резины или каучука (фтор или акрилатный каучук) в виде усеченного конуса, для плотного обхвата стержня клапана и снятия масла при его рабочем ходе. На конце колпачка установлено пружинное кольцо для надежного контакта колпачка с телом клапана.
Когда нужно менять?
При работе силовой установки, в зависимости от оборотов двигателя, каждую минуту клапана совершают порядка 200- 1200 тактов, что отрицательно сказывается на ресурсе колпачков, вызывая их естественный износ.
Производители автомобилей не дают каких-либо данных о периодичности замены сальников клапанов и эта работа выполняется по мере обнаружения признаков их неисправности.
Признаки неисправности:
• Масло на резьбе свечей, при сильном износе колпачков, масло уже присутствует и на их электродах;
• Дымление из глушителя при прогреве холодного двигателя и при перегазовках;
• Двигатель троит;
• Падение мощности, ухудшение динамики и увеличение расхода топлива;
• Нестабильный запуск горячего двигателя;
• Увеличение расхода масла.
При перегреве двигателя, первыми страдают именно колпачки, как наиболее высокорасположенные в двигателе, плюс контактирующие с клапанами, разогретыми в камере сгорания. В таких случаях сальники просто «дубеют» и уже не в состоянии выполнять свою работу, позволяя маслу беспрепятственно попадать в камеру сгорания.
Слева неисправный сальник клапана
Неисправность сальников можно обнаружить и при вскрытии крышки клапанов для выполнения регулировочных работ или замены прокладки. Это относится к двигателям, где колпачки можно увидеть. Неисправность будет выражена в отсутствии пружинки, либо сальнике, который «снялся» с направляющей втулки и «сидит» на стержне клапана.
Как происходит процесс замены?
На многих моторах замену маслосъемных колпачков выполняют без снятия головки блока цилиндров, производя лишь частичную ее разборку, чтобы добраться до сальников.
Однако, если двигатель долгое время работал с неисправными колпачками, то это однозначно привело к образованию нагара на тарелках и седлах клапанов, который необходимо убрать, для надежной работы двигателя.
Поэтому рекомендуется выполнять замену со снятием головки блока, где одновременно при необходимости будут очищены и притерты клапана, для восстановления компрессии в цилиндрах.
К тому же, в большинстве случаев на снятой головке обнаруживается не параллельность ее плоскости, которую необходимо про фрезеровать.
В любом случае, эта работа относится к категории сложных и ответственных и должна выполняться в условиях автосервиса, либо в гараже у опытного механика, где есть все условия и необходимый инструмент для ее проведения.
На фото замену произвели со снятием ГБЦ
Однако здесь существует нюанс. Замена будет целесообразной лишь в случае, когда втулки стрежни клапанов не имеют износа. В противном случае срок службы новых деталей будет крайне ограничен и понадобится повторный ремонт.
Дело в том, что если стержень клапана ходит в направляющей с большим зазором, то он будет двигаться не по центру втулки, а с перекосом и постоянно давить на один край колпачка, вызывая его интенсивный износ.
Что будет, если не ремонтировать?
Как следует из теории для сгорания 1 литра бензина необходимо 14-16 кг воздуха и такая топливовоздушная смесь будет наиболее благоприятной для работы двигателя, как в плане экономии топлива, так и полной отдачи мощности.
Когда же в составе этой смеси появляется масло, то это ведет к неполному ее сгоранию, нестабильной работе двигателя, потери мощности и возрастанию расхода топлива.
Помимо этого, при сгорании масла образуется нагар на тарелках клапанов, днище поршня и электродах свечей зажигания. При сильном поступлении масла, когда колпачки уже не способны его задерживать, появляются пропуски зажигания, либо одна из свечей вообще перестает работать.
Нагар на клапанах — одно из последствий неисправных колпачков
Нагар, появившийся на тарелках клапанов не дает им возможности плотно «садиться» в седла клапанов, что ведет к снижению компрессии в цилиндрах и перебоям в работе силовой установки. Плюс неплотная посадка клапана (особенно выпускных клапанов) создает условия для прорыва раскаленных газов из камеры сгорания и прогару тарелки клапана.
При обнаружении выше перечисленных неисправностей рекомендуется, не откладывая на спасительное завтра, обратиться к профессионалам автосервиса для продления ресурса двигателя.
Ремонт ГБЦ на двигателе 1.4 Duratec
Вообще, этот Ford Focus 2 c бензиновым двигателем 1.4 Duratec обслуживается у нас постоянно. Но в этот раз первичное обращение к нам произошло с формулировкой «машина ехала, заглохла и перестала заводиться. Я сейчас в Санкт-Петербурге…».
Посочувствовать владельцу мы могли, а вот провести удаленную диагностику из Зеле-нограда — уже нет. Пришлось, скрепя сердце, доверить клиента стороннему сервису. Сто-ронний сервис не подвел, поставив диагноз довольно быстро. Впрочем, сложно ошибиться, обнаружив оборванный ремень ГРМ. Следующим этапом была эндоскопия цилиндров, по-казавшая, что загнуло все клапаны. Потом была проведена оценка ремонта (исходя из предположения, что нет каких-то скрытых дефектов), и по ее итогам оказалось дешевле отвезти автомобиль нам, чем ремонтировать его там. Так уже через пару дней этот автомобиль был погружен на автовоз и отправлен в наши палестины. А мы ждали и гадали, от чего мог порваться ремень, замененный четыре года назад и прошедший около 30 тысяч километров. К счастью, долго терзаться не пришлось. Вот, наконец, автомобиль у нас в боксе, и мы с предвкушением патологоанатома всматриваемся к нему в подкапотное пространство.
Впрочем, не только под капот, но и в салон, откуда достаем старый ремень. «Со спины» он выглядит вполне прилично, еще даже надписи вполне читаемы (рис. 1). А вот в месте обрыва с рабочей стороны все смотрится похуже. Все соседние зубцы выглядят изрядно пожившими (как мы помним, реальный пробег ремня невелик), а по «срезу» в месте обрыва ремень пачкается жирной черной грязью. Пока поставили бы на версию о попадании моторного масла через сальники.
Вдоволь поигравшись в дедуктивный метод, приступаем к проверкам гипотез. Здесь уж как ни крути, а надо крутить. В смысле крутить гайки. Снимаем корпус воздушного фильтра, после этого снимаем аккумулятор. Не такая уж мелочь, учитывая особенности компоновки второго «Фокуса» (рис. 2).
Снимаем топливную рампу. Здесь она не просто в доступе, а в очень легком доступе (рис. 3). Резинки на форсунках задубели, так что отличный повод заменить их на новые. На фотографию, правда, попало только промежуточное состояние — когда старые резинки сня-ты, а новые еще не надеты (рис. 4).
Снимаем расширительный бачок. Если быть точным, то перед этим мы снимаем со штатного места и отводим в сторону бачок ГУР, снимаем генератор и шкив насоса ОЖ, но эти действия в кадр не попали. Сам по себе он не то чтобы мешает, но закрывает доступ к опоре двигателя, которую нам без вариантов надо снимать (рис. 5). Теперь снимаем верхний кожух ремня ГРМ и кронштейн, к которому крепилась опора двигателя. Вот что мы видим (рис. 6).
Дальше пошли снимать правое переднее колесо и через колесную арку смотреть на шкив коленвала — благо, ремни насоса ОЖ, насоса ГУР, генератора и компрессора конди-ционера сняли еще до нас. Причем сервис оказался средней культуры быта — на ручейках снятых ремней отчетливо были видны следы отвертки. На сервисах высокой культуры быта, также известных под названием «дилерских», обычно эти ремни срезают согласно рекомендациям завода-производителя, а на СТО попроще – нередко откручивают крепеж генератора и компрессора кондиционера, позволяя ремням слезть самостоятельно, без лишних усилий.
Теперь откручиваем болт шкива коленвала. При штатной процедуре перед этим необ-ходимо выставлять первый цилиндр в ВМТ, с помощью специальных фиксаторов фиксиро-вать распредвалы и коленвал и вообще всячески аккуратничать, чтобы не упустить убегаю-щие фазы — шпонок-то не предусмотрено ни на коленчатом, ни на распределительных валах. По счастью, если это можно так назвать, нам терять уже нечего — фазы давно убежали, создав максимальные последствия этого. Так что фиксируем колено самым простым способом — отверткой в торец тормозного диска (машина у нас с МКПП), и откручиваем болт шкива. Ну, звучит так легко — откручиваем. На самом деле, конечно, сначала долго пляшем с пневмогайковертом, потом с ломом, потом с удлиненным ломом… Потом, наконец, мироздание осознает серьезность наших намерений и количество усилий, принесенных в жертву этой задаче. Болт сдается и откручивается (рис. 7), а мы смотрим на него, удивляясь состоянию граней. Неужели это мы так успели его слизать (рис. 8)?
Следующим челленджем становится снятие самого шкива. Конкретно у этого автомо-биля почему-то есть дурная привычка растить ржавчину в месте посадки шкива на коленча-тый вал, и вследствие этого слезать добровольно он не любит. Сначала активно заливаем все это добро жидким ключом, а потом, когда попытки сдернуть не увенчиваются успехом, применяем латунную проставку — упираем ее в шкив и наносим пару весомых ударов килограммовым молотком. Ожидаемо, что с помощью молотка и доброго слова удается достичь куда большего, чем просто с помощью доброго слова, и шкив охотно слезает. Благодаря обильному нанесению жидкого ключа у нас готова картина «не, ну чего вы хотели от ремня, если тут масло ручьем течет?». К сожалению, для таких заходов мы слишком честные, поэтому никак не комментируем эту картину. Просто тихо радуемся очередному успешному этапу и идем дальше (рис. 9). Снимаем нижнюю крышку ремня ГРМ и шестерню коленвала. Вот это уже немного больше похоже на утечку масла (рис. 10). Не ручьем, конечно, но и много ли надо ремню, особенно, если потекло давно?
Возвращаемся под капот и продолжаем снимать все, что под руку попадется. Первым попадается впуск (рис. 11). Под впуском находится маслоуловитель системы вентиляции картерных газов (обведен красным) — его также снимали для промывки. Снимаем клапанную крышку (рис. 12).
Теперь откручиваем шестерни распредвалов. Фиксировать можно как за шестерню специальным фиксатором, так и за сам вал, на котором есть лыски под рожковый ключ. По-сле этого откручиваем крышки распредвалов и снимаем валы. Крышки, ближайшие к шес-терням, довольно плотно сидят на направляющих — для снятия пришлось пару раз слегка ударить по ним латунной проставкой. После этого снимаем и сами распредвалы. Оцениваем состояние шеек и кулачков, а также состояние постелей и крышек. Везде отсутствуют какие-либо нарекания к состоянию поверхностей, поэтому нет никаких показаний к замене или дополнительному ремонту. Откладываем все снятое в сторону, помечая исходную позицию каждой из снятых деталей.
Вытаскиваем толкатели клапанов с помощью магнита. Пока ничего не измеряем, про-сто отмечаем, какой где стоял. Перед нами ГБЦ, готовая к снятию (рис. 13). Ну… почти готовая. Осталось открутить выпуск. Сначала откручиваем с него теплозащиту, которая крепится четырьмя болтиками с резьбой М6. Что это значит на практике? Совершенно верно! Именно то, что два из них заламываются напрочь. Причем именно те, добраться к которым невозможно без снятия выпуска. Примерно на этом этапе становится ясна необходимость снятия дворников и жабо. Ладно, об этом после, а пока снимаем теплозащиту выпуска.
Заглядываем за мотор и видим шпильки крепления выпуска к ГБЦ (рис. 14). Если быть точным — четыре шпильки и один болт. Одна шпилька в кадр не попала, но она там точно есть. Болт выкручивается без замечаний, а гайки прикипели к шпилькам, поэтому выкручи-ваются из ГБЦ вместе со шпильками. Ну и ладно, потом разберемся.
Вот теперь ГБЦ точно готова к снятию. Осталось только выкрутить болты, которыми она крепится к блоку цилиндров. Болты — под «торкс» Т55, что выглядит своеобразным решением, но кто мы такие, чтобы спорить с конструкторами «Форда»?
Выкрутив и достав все десять болтов, пробуем стронуть ГБЦ вверх. Ожидаемо, просто так она не идет, что и логично — не для того она 12 лет прирастала к штатному месту, чтоб по первому велению стронуться с места. Спасибо металлобазе за латунную проставку, которая только на службе в нашем боксе стронула уже которую сотню прикипевших соединений. И вот ГБЦ наконец подвинута с места. Переворачиваем ГБЦ и видим примерно то же самое, что видели коллеги из северной столицы в эндоскоп (рис. 15).
Смотрим и на блок цилиндров с поршневой (рис. 16). Поршни целы, что уже радует. Коленвал вращается равномерно, поршни ходят тоже равномерно, приходят в ВМТ исправно — стало быть, грешить на загнутые шатуны поводов нет. Следы от удара клапанами на днище каждого поршня присутствуют, но на этом последствия для поршневой заканчиваются. Следов «живого» масла тоже нет, что говорит в пользу вполне живых поршневых колец. Каждый поршень отдельно приводили в ВМТ и придирчиво качали в перекладке, проверяя на повышенный люфт. Такового не выявили, что, в общем, тоже говорит в пользу гипотезы «нормальная рабочая поршневая, и нечего туда лезть!». Ну, собственно, и не стали.
Естественно, из соображений «все равно залезли» придирчиво изучаем состояние стенок цилиндров. Выглядит так, что хон вполне достоин звания «идеальный», а значит, делать что-либо с поршневой уж точно не требуется (рис. 17).
Ладно, ГБЦ мы сняли и займемся ей чуть позже. А нам ведь еще надо снять выпуск. С этим, как обычно, возникают сложности. Если открутить кронштейн выпуска от блока цилин-дров было просто, то открутить выпуск от приемной трубы стало очередной загвоздкой. Гай-ки на этих шпильках покрылись таким слоем ржавчины, что всякий намек на шестигранность утеряли, и любые головки здесь только проворачивались. Поэтому откручивать пришлось с помощью болгарки, что само по себе и не страшно, но вот высверливать остатки шпилек потом пришлось около часа — и это уже больше похоже на проблему (рис. 18). Ну, зато прокладку поменяли.
Сам выпуск тоже вытащили (рис. 19) и потащили на высверливание обломков болтов и нарезание новой резьбы. Заодно, кстати, открутили гайки от шпилек крепления выпуска к ГБЦ и прошлись метчиками с плашками по всей доступной резьбе. Это чувство, когда гаечка заходит на резьбу и легко-легко вращается от руки, — если и не счастье, то что-то очень сильно на него похожее.
Закончив с попутными делами, возвращаемся на верстак с ГБЦ. Первым делом рассу-хариваем, вытаскиваем и выбрасываем в металлолом старые погнутые клапаны. Снимаем и выкидываем старые маслосъемные колпачки. Вообще, они еще вполне себе обладали эластичностью, но залезть так далеко и сэкономить три копейки на колпачках — перебор. Сухари оставляем старые и складываем в отдельный специально обученный стаканчик (рис. 20).
Учитывая малый общий пробег автомобиля (что-то около 120 тысяч километров), гово-рить о прирезании сёдел клапанов хотя и можно, но далеко необязательно. Люфта клапанов в направляющих также не наблюдается, так что и их трогать не будем. Берем новые клапана и притираем их. На фотографии (рис. 21) справа — притертый клапан, на фотографии слева — непритертый. Масштабы фотографии таковы, что ширина пояска кажется очень большой. На самом деле она составляет около 1,5 мм. Как, собственно, и должно быть по сервис-мануалу форда. Устанавливаем новые маслосъемные колпачки. Здесь они очень удобны для установки и идеально надеваются с помощью высокой головки на 15. Вот так они выглядят установленными (рис. 22). Теперь устанавливаем уже притертые клапана (рис. 23). Затем ставим на свои места «стаканчики» толкателей и устанавливаем распредвалы. Это необходимо для того, чтобы измерить зазоры с новыми клапанами (рис. 24).
Замерив зазоры и записав их значения, расстраиваемся — зазоры кое-где маловаты. Раз так, придется регулировать. Снимаем распредвалы и смотрим толщину «стаканчиков» толкателей. На этом пути сталкиваемся с проблемой в виде лаковых отложений на дне ста-канчиков. Прочитать точный номинал становится затруднительно. На фотографии приведен относительно мало загрязненный «стаканчик» (рис. 25). Жидкость внутри — растворитель, чтобы отмыть. После растворителя стало гораздо читабельней.
Не удовлетворившись одним только чтением значений, дополнительно проконтроли-ровали фактическую толщину с помощью микрометра. Кстати, можем теперь уверенно ска-зать — отсутствует реальное изменение толщины толкателя за 120 тысяч километров пробега (рис. 26). Сопоставляем толщины стаканчиков и измеренные зазоры, и жить становится немного легче. По счастью, речь не идет о покупке комплекта стаканчиков, так как суммарная цена покупки выходит великовата. Обойтись получится малой кровью, поменяв некоторые толкатели местами. Для наглядности хотелось бы показать все цифры, но состояние бумажки, на которой проводятся записи при ремонте двигателя, весьма вызывающе для журнала.
После повторной сборки и измерения зазоров снимаем распредвалы и готовимся к ус-тановке ГБЦ. Первым делом отмываем привалочную поверхность на блоке и убираем всяческий мусор из цилиндров. Устанавливаем прокладку ГБЦ. Немного сдвигаем первый цилиндр назад от ВМТ, чтобы точно не упираться клапанами в поршни (рис. 27).
Ставим ГБЦ на место и вставляем по местам болты. Болты используем новые, согласно сервис-мануалу. Тот редкий в автобизнесе случай, когда смотришь на болт и понимаешь, почему он стоит так дорого (рис. 28). Теперь затягиваем болты. Все цифры есть в сервис-мануале, но нельзя не отметить поставщика прокладки, который приложил информацию как о порядке, так и о моментах затяжки (рис. 29).
Теперь ГБЦ установлена, притянута нужным моментом и готова к установке всего ос-тального (рис. 30). Устанавливаем распредвалы. На этот раз — с соблюдением всех норм — протягиваем крышки в нужном порядке, нужным моментом, с доворотом. Сразу выставляем их в положение для установки ремня и фиксируем специальной пластиной, вставляющейся в прорези на торцах валов (на рис. 31 обведена красным).
Устанавливаем новые сальники распредвалов. Сальник коленвала, конечно, тоже по-меняли, но это в кадр не попало (рис. 32). Теперь надеваем шестерни распредвалов и притягиваем их болтами от руки. Шестерни не имеют никаких шпонок или чего-то подобного, то есть пока болты не затянуты — имеют возможность свободно вращаться относительно неподвижных валов. Затягиваться болты будут только после того, как будет установлен и натянут ремень ГРМ (рис. 33).
Теперь надо выставить первый цилиндр в ВМТ. Для этого служит специальный фикса-тор, вкручивающийся в блок цилиндров внизу, примерно за внутренним ШРУС правого при-водного вала. Штатно в этом месте находится простой болт-заглушка. На фотографии слева — фиксатор, а справа — штатная заглушка (рис. 34). Вот расположение места в блоке (рис. 35), куда вкручивается фиксатор (обведен красным).
После того как фиксатор вкручен, коленчатый вал надо вращать за болт шкива по часо-вой стрелке, пока он не упрется в фиксатор. Это, однако, не все. Данный фиксатор позволяет «поймать» нужное положение, но не зафиксировать вал в этом положении. Если начать затягивать болт, — коленвал будет пытаться провернуться. В этом ему будет мешать фиксатор. Но фиксатор не силовой, да и стенка блока в этом месте не слишком толстая, так что удерживать коленвал от проворота лучше другим фиксатором. И такой фиксатор есть в приличном наборе для фордов. Он ставится на место стартера и фиксирует маховик, что куда надежней (рис. 36).
Теперь, когда главные компоненты ГРМ зафиксированы, можно собирать остальное:
- ставить новый насос ОЖ. Он, вообще-то, приводится в движение ремнем агрегатов, но снять его без снятия ремня ГРМ невозможно, а значит, лучше поменять сейчас;
- ставить натяжитель ремня ГРМ;
- накидывать сам ремень ГРМ (рис.
37).
Теперь надо закрепить шестерни на валах. Сначала освобождаем натяжитель, чтоб ремень натянулся, и затягиваем шестерни распредвалов моментом 60 Н*м. Далее надеваем нижнюю крышку ремня ГРМ, надеваем шкив коленвала, вставляем новый (обязательно!) болт и затягиваем его. По сервис-мануалу, для болта с данным размером резьбы (М12) это делается моментом 40 Н*м с последующим доворотом на 90 градусов.
Далее снимаем фиксаторы со всех валов, проворачиваем коленвал на два оборота, снова вставляем фиксатор коленвала, выставляем первый цилиндр в ВМТ и вставляем планку с торцов распредвала. Все получается, а значит — фазы соблюдены и можно собирать все остальное. А собирать немало:
- установить клапанную крышку;
- прикрутить выпуск к ГБЦ с новой прокладкой;
- надеть теплозащиту выпуска;
- установить на место свечи и катушку зажигания;
- установить на место верхнюю крышку ГРМ, кронштейн опоры ДВС и саму опору;
- поставить впуск и всю опутывающую его проводку;
- прикрутить на штатное место шкив помпы и генератор;
- установить на место расширительный бачок и залить охлаждающую жидкость;
- установить приводные ремни генератора и компрессора кондиционера;
- поставить топливную рампу с форсунками и соединить ее с топливной магистралью;
- установить на место аккумулятор и корпус воздушного фильтра;
- поставить на место жабо и дворники;
- еще немного разной мелочевки.
В конце концов, оттягивать становится некуда — машину надо заводить. Затаиваем дыхание, крутим стартер и слышим полное отсутствие компрессии. Ну, логично, видимо, пока мыли блок, растворитель благополучно затек между кольцами и стенками цилиндров, смыв пленку. Теперь пока еще насос накачает необходимое количество масла… Накачал примерно к пятой прокрутке стартером, благополучно запустив мотор, который после двадцатиминутного прогрева работать стал практически идеально, да и стартовать стал с полоборота. Чем и подчеркнул успешность выполненной работы. Теперь «Фокус» радует владельца, исправно возя его по дорогам нашей необъятной Родины, а мы ждем новых поводов залезть внутрь мотора и сделать из плохого старого — хорошее новое. В конце концов, именно ради этого мы занимаемся ремонтом, разве нет?
Комментарии
Клапаны и седла клапанов — больше, чем кажется на первый взгляд
Нажмите здесь, чтобы узнать больше
Клапаны и седла в двигателе внутреннего сгорания играют центральную роль в дыхании двигателя, сжатии, производительности и долговечности. Неважно, имеет ли двигатель два, три, четыре или даже пять клапанов на цилиндр, бензиновый или дизельный двигатель, потому что все клапаны делают одно и то же: они открываются и закрываются, чтобы воздух поступал в цилиндры, а выхлопные газы поступали в цилиндры. выйти из цилиндров. Когда клапаны закрыты, они должны плотно закрываться, чтобы предотвратить потерю компрессии, в противном случае двигатель даст пропуски зажигания и потеряет мощность. Несмотря на то, что основная задача относительно проста, влияние клапанов и седел на компрессию, мощность, экономию топлива и выбросы огромно.
Негерметичный компрессионный клапан может привести к значительному падению мощности – до 25 процентов в четырехцилиндровом двигателе! Неважно, вызвана ли компрессионная утечка погнутым, изношенным, эродированным или треснутым клапаном, или если поверхность или седло клапана не концентричны или имеют овальную форму, конечный результат остается тем же.
Таких проблем можно избежать, тщательно проверяя все клапаны перед их повторным использованием при капитальном ремонте двигателя. Искушение состоит в том, чтобы сэкономить деньги, повторно используя и восстанавливая как можно больше оригинальных клапанов. Клапаны, которые погнуты, треснуты, эродированы или имеют чрезмерный износ штока, очевидно, должны быть заменены.
Новые клапаны доступны из различных источников. Придерживайтесь поставщика с торговой маркой, который имеет репутацию качества и постоянства. Некоторые дешевые морские клапаны не являются надежными продуктами из-за сомнительной металлургии, точности размеров или обработки штока. Тот факт, что клапан выглядит хорошо, не означает, что он такой же, как OEM-клапан или качественный клапан послепродажного обслуживания.
Восстановленные клапаны могут быть экономичной альтернативой новым клапанам, если стоимость является проблемой, особенно в дизельных двигателях. Изношенные штоки клапанов можно повторно хромировать, чтобы восстановить стандартные размеры, или хромирование можно нарастить до увеличенного размера, чтобы изношенные направляющие клапанов можно было развернуть для установки штоков клапанов увеличенного размера.
Износ штока клапана очень распространен в двигателях с большим пробегом, независимо от того, бензиновые они или дизельные. Заводское хромовое покрытие на многих стержнях клапанов не очень толстое, всего около 7 микрон, поэтому не требуется большого износа, чтобы стереть хромовое покрытие. Штоки также могут иметь лепестковый рисунок износа в зависимости от того, насколько большую боковую тягу они испытывают внутри двигателя. Слишком большой зазор между штоком и направляющей не годится, потому что он позволяет клапану колебаться каждый раз, когда он открывается и закрывается. Это, в свою очередь, может привести к изгибу головки клапана при закрытии седла. Со временем постоянное изгибание может привести к усталости металла, растрескиванию и выходу клапана из строя.
Обработка штока важна для клапана, так как влияет на трение и износ. Гладкий обычно лучше. Хромирование — хороший материал с точки зрения износостойкости, как и многие новые «высокотехнологичные» покрытия PVD, DLC и покрытия на основе молибдена.
Одна из новых технологий, которую мы видели, — это отделка штока с небольшими волнистыми канавками, нанесенными на поверхность с полимерным наполнителем для удержания масла. Говорят, что отделка «змеиная кожа» снижает трение, повышая износостойкость без изменения допусков штока.
Предотвращение проблем с клапанами
Причиной отказов, связанных с клапанами, часто являются такие факторы, как детонация, низкое качество или дефекты деталей, превышение оборотов двигателя или неспособность конечного пользователя отрегулировать или поддерживать надлежащий зазор клапана и т. д. Многие из эти вещи могут способствовать или даже вызывать отказы клапана, но также могут быть небрежные допуски на обработку.
Концентричность седла клапана по отношению к направляющей клапана и клапану необходима для правильного выравнивания и плотного компрессионного уплотнения. Для точной доводки седла требуется станок для клапана и седла, который находится в хорошем состоянии и может выдерживать жесткие допуски. Вы не можете иметь отстой в пару тысячных дюйма и ожидать, что клапаны будут плотно закрываться. Зазор между пилотом и направляющей должен быть не более 0,0002 дюйма для точной обработки. Один из способов добиться этого — использовать смазку высокого давления на пилоте.
Резак для сиденья также должен быть острым и вращаться с достаточно высокой скоростью, чтобы обеспечить высококачественную отделку сиденья. Если во время резки седла возникает вибрация, проблема может заключаться в слишком большом зазоре между пилотом и направляющей клапана, скорости фрезы или в том, что станок не выровнен. Использование охлаждающей жидкости при резке жестких седел уменьшит вибрацию.
Насколько хорошо сопрягаются клапаны и седла после их механической обработки, можно легко проверить с помощью ручного насоса, создающего вакуум на каждом из портов головки с установленными клапанами. Если есть полный контакт между поверхностью клапана и седлом, порт должен удерживать вакуум. Если вы не можете создать вакуум на порте, клапан и седло не концентричны или не имеют полного контакта по всему периметру. Вам нужно исправить проблему до того, как головка или двигатель выйдут из строя. Ручная притирка клапанов к седлам может помочь улучшить краевое уплотнение, но в этом нет необходимости, если клапаны и седла изначально были обработаны аккуратно.
Некоторые заводы по ремонту серийных двигателей, а также сборщики нестандартных характеристик используют машину Spintron для проверки компрессии и работы клапанного механизма в только что собранном двигателе. Spintron использует электродвигатель для вращения двигателя, как если бы он работал. Число оборотов в минуту можно варьировать по мере необходимости вплоть до красной линии. Программное обеспечение и контрольно-измерительные приборы Spintron отслеживают, что происходит с клапанным механизмом, поэтому любые проблемы, которые могут повлиять на надежность или производительность двигателя, могут быть обнаружены и устранены до того, как он покинет цех.
Типы клапанов и материалы
Для серийных бензиновых двигателей в качестве клапанов оригинального оборудования обычно используется какой-либо тип цельного или состоящего из двух частей сплава нержавеющей стали. К ним относятся впускные клапаны из низколегированного сплава NV и высоколегированного сплава HNV, аустенитные выпускные клапаны EV и высокопрочный сплав выпускного клапана HEV. Выпускной клапан должен выдерживать гораздо более высокие температуры, чем впускные, поэтому они обычно изготавливаются из более прочного жаропрочного сплава.
Большинство клапанов с характеристиками послепродажного обслуживания изготовлены из нержавеющих сплавов 21-2N или 21-4N, хотя некоторые поставщики также предлагают клапан из сплава 23-8N или свой собственный сплав для высокотемпературных выпускных клапанов. Специфика некоторых из этих сплавов держится в секрете, но мы можем сказать вам, что нержавеющая сталь 21-2N содержит 21% хрома и 2% никеля. 21-4N имеет такое же содержание хрома, но содержит почти в два раза больше никеля (3,75%) для большей термостойкости. 23-8N содержит 23% хрома и 8% никеля. Чем выше содержание никеля, тем дороже сплав и тем больше тепла он может безопасно выдержать в сложных гоночных условиях. Клапаны из 21-4N могут выдерживать температуры до 1600 градусов по Фаренгейту.
Для более требовательных применений (двигатели с закисью азота, турбокомпрессоры или нагнетатели) можно использовать высокотемпературный суперсплав, такой как Inconel 751 или Nimonic 80A. Inconel включает в себя ряд жаропрочных сплавов, которые обычно содержат 15–16 % хрома и 2,4–3,0 % титана.
Один поставщик головок блока цилиндров послепродажного обслуживания сообщил нам, что они используют впускные и выпускные клапаны 21-4N во всех своих головках цилиндров, от уличных до полноразмерных гоночных головок. «Клапаны имеют гладкую поверхность с хромированными штоками и используются с седлами клапанов из ковкого чугуна. Мы не заметили проблем с долговечностью клапана при использовании этих деталей, но мы предлагаем модернизацию, если покупателю нужны выпускные клапаны из инконеля или легкие титановые клапаны (для которых также требуются медные седла клапанов)».
Титановые клапаны являются дорогой альтернативой клапанам из нержавеющей стали, но являются одним из лучших усовершенствований, которые кто-либо может сделать для обеспечения стабильности и производительности клапанного механизма при высоких оборотах. Титан уменьшает массу клапана почти на 40 процентов, что означает, что вы можете использовать гораздо меньшее давление пружины при той же частоте вращения двигателя или большее число оборотов в минуту, используя те же пружины, что и раньше. Уменьшение веса клапанов увеличивает срок службы пружины и снижает нагрузку на коромысла, толкатели, толкатели, кулачок и кулачковый привод.
Насколько прочны титановые клапаны? Они используются в некоторых серийных двигателях, таких как Corvette Z06 и ZR1, поэтому нет никаких сомнений в способности выдерживать длительные дорожные или гоночные условия. Для повышения износостойкости титановые клапаны могут быть покрыты различными материалами, включая желтый нитрид титана (TiN), молибден или нитрид хрома. Покрытия уменьшают трение, помогают рассеивать тепло и улучшают твердость поверхности и износостойкость клапана.
Титановые клапаны, как правило, удерживают больше тепла, чем клапаны из нержавеющей стали, поэтому их седла требуют замены на какой-либо тип медного сплава. Медь обеспечивает хорошую теплопроводность, отводя тепло от клапана, когда клапан закрыт. В течение многих лет с титановыми клапанами использовались седла из медно-бериллиевого сплава. Медно-бериллиевые сплавы обычно содержат менее 3% бериллия. Тем не менее, бериллиевая пыль опасна и требует особых мер предосторожности при обработке седел. Рекомендуется использовать смазочно-охлаждающую жидкость или охлаждающую жидкость вместе с пылезащитной маской, одобренной OSHA.
В последние годы были разработаны медные сплавы, не содержащие бериллия, с дополнительным содержанием никеля и кремния, которые обеспечивают такие же характеристики без риска для здоровья. Moldstar 90 — это медный сплав, не содержащий бериллия, который можно использовать с ЛЮБЫМ типом клапана (титановым или нержавеющим) или любым топливом, где требуется высокая теплопередача.
Если заказчик не может позволить себе титановые клапаны, другим способом значительно снизить вес клапана является использование клапанов с полым штоком из нержавеющей стали. Клапаны с полым штоком могут снизить вес на 10% и более, чтобы получить те же преимущества, что и титановые клапаны, но без затрат. Для улучшения охлаждения полые стержни выпускных клапанов могут быть частично заполнены натрием. Натрий плавится при температуре 200 градусов по Фаренгейту и улучшает поток тепла через шток клапана на 40% и более. Это помогает отводить тепло от головки клапана, продлевая срок службы клапана и повышая его надежность. Это также позволяет двигателю выдерживать больший нагрев и опережение зажигания.
ОСТОРОЖНО: Натрий очень реактивен при контакте с водой. Если клапан, заполненный натрием, треснул и был помещен в резервуар для очистки с водой, натрий может выплеснуться из клапана или даже заставить клапан лопнуть и треснуть пополам.
Клапаны с полым штоком, заполненные натрием, являются хорошим улучшением производительности, но мы слышали о некоторых отказах клапанов в некоторых серийных двигателях, в которых используются эти клапаны. Если вы просматриваете форумы Corvette, вы найдете множество сообщений, в которых говорится о неисправностях выпускных клапанов с небольшим пробегом с заводскими клапанами с полым штоком, заполненными натрием. Некоторые возлагают вину за проблему на проблему контроля качества в процессе производства клапана. Есть фотографии разрезанных клапанов, на которых видно, что центральное отверстие было просверлено значительно не по центру, что привело к неравномерной толщине стенки: одна сторона была намного тоньше другой. На некоторых полых штоках также видны царапины внутри от процесса сверления, что создает концентраторы напряжения, которые могут привести к трещинам и поломке клапана. Вот почему важно тщательно осматривать каждый клапан на наличие трещин перед его повторным использованием, независимо от его пробега. Другие винят проблему отказа клапана в проблемах концентричности седла клапана, чрезмерном износе направляющей клапана или плохом контроле допусков штока к направляющей на заводе. Избыточный направляющий зазор позволяет клапану колебаться и изгибаться при каждом цикле клапана. Некоторые владельцы Corvette заменили свои стандартные направляющие на неоригинальные бронзовые направляющие клапанов.
В дизельных двигателях клапаны с покрытием из стеллита часто используются для работы при высоких температурах выхлопных газов. Стеллит также можно использовать на впускных клапанах. Стеллит представляет собой сплав кобальта и хрома, который увеличивает поверхностную твердость поверхности клапана примерно до 55–59 единиц по шкале Роквелла. или аналогичный материал). Покрытие Stellite значительно повышает износостойкость при высоких температурах. Если вы восстанавливаете дизельный двигатель, который на заводе оснащен клапанами с покрытием из стеллита, используйте для замены клапаны того же типа, а не обычные клапаны.
Материалы седел клапанов
Седла клапанов должны соответствовать типу клапанов двигателя. В большинстве чугунных головок седла являются цельными и подвергаются индукционной закалке для повышения износостойкости. С алюминиевыми головками седла могут быть изготовлены из сплава чугуна, порошкового металла или меди с высоким содержанием меди (для высокотемпературных двигателей или титановых клапанов).
Поставщики седла клапана предлагают различные материалы седла, поэтому посоветуйтесь с вашим поставщиком, какой сплав лучше всего подходит для вашего двигателя.
Железный сплав с высоким содержанием хрома и твердостью по Роквеллу RC40 должен быть более чем достаточным для вашего типичного бензинового двигателя, работающего на неэтилированном топливе, запаса или производительности. Этот тип сплава хорошо работает при температуре выхлопных газов до 1150 градусов по Фаренгейту.
Для двигателей, работающих на природном газе или пропане, а также двигателей с турбонаддувом, наддувом или закиси азота рекомендуется использовать более высокотемпературный сплав на основе никеля. Такой материал может выдерживать температуру выхлопных газов до 1600 градусов по Фаренгейту.
Для применений, где требуется дополнительная износостойкость при высоких температурах (например, для тяжелонагруженных дизелей), может потребоваться сплав седла с покрытием из стеллита.
Переходя к седлам из порошкового металла (PM), они используются в качестве оригинального оборудования во многих последних моделях бензиновых (и некоторых дизельных) двигателей. Автопроизводителям нравятся сиденья PM, потому что они дешевле, чем сиденья из сплава, их можно формовать близко к готовым размерам и их легко обрабатывать (когда они новые). Седла PM затвердевают по мере старения, что хорошо для износостойкости, но также усложняет обработку сидений, если их нужно будет подправить позже. Седла PM можно заменить на такие же или на чугунные седла или седла из другого сплава, если это необходимо.
Установка седла клапана
Большой вопрос здесь заключается в том, насколько посадку с натягом следует использовать при установке нового седла клапана? Седла в некоторых головках OEM могут иметь посадку с натягом всего 0,002 дюйма — этого достаточно, когда вы работаете с совершенно новыми головками и новыми седлами. Но обычно требуется больше посадки с натягом для головок с большим пробегом или головок, которые будут подвергаться воздействию высоких уровней мощности. Обычная рекомендация по установке новых седел в бывшие в употреблении головки или головки послепродажного обслуживания: натяг от 0,005 до 0,006 дюйма для алюминиевых головок или от 0,003 до 0,005 дюйма для головок из чугуна. В дополнительной штамповке или закреплении посадочных мест не должно быть необходимости, если используется правильная посадка с натягом.
Чтобы упростить установку, предварительно нагрейте головки в духовке примерно до 200 градусов по Фаренгейту (больше не нужно нагревать) и охладите сиденья в морозильной камере. Кроме того, убедитесь, что седла имеют фаску на нижней внешней кромке, и используйте смазку, если седла плотно прилегают. Используйте направляющую и направляющую при установке сидений, чтобы они входили прямо и не взводились.
Ремонт клапанов и седел
Углы на поверхности клапанов и седла могут реально увеличить или уменьшить потенциал производительности двигателя. Одиночный вырез под углом 45 градусов на клапанах и седлах не обеспечит такой же поток воздуха, приемистость и мощность, как работа клапана с тремя углами (30-45-60), работа клапана с четырьмя углами или седло под углом 45 градусов с подрезка радиуса.
Существует множество переменных, влияющих на поток воздуха через отверстия и чашу головки блока цилиндров. Клапаны с подрезанным штоком непосредственно над головкой или с меньшим наружным диаметром штока теоретически улучшают поток за счет уменьшения ограничения в отверстии клапана. Тем не менее, они могут или не могут обеспечить ощутимый прирост мощности по сравнению с обычным клапаном с прямым штоком. То же самое касается клапанов с вихревой полировкой на верхней части головки клапана, головкой в форме тюльпана или коническим штоком непосредственно над головкой. Иногда эти «улучшения» повышают мощность, а иногда нет. Каждый двигатель реагирует по-разному, поэтому нет однозначного ответа на вопрос, какой тип клапана всегда обеспечивает наилучшую производительность.
У нас нет места, чтобы погружаться в теорию воздушного потока, за исключением того, что хорошо сделанная высокопроизводительная работа клапана с правильными клапанами и углами для применения может иметь большое значение в приемистости и мощности. Сделайте это правильно, и ваш клиент будет любить результаты. Сделайте это неправильно, и двигатель никогда не будет работать в полную силу.
Максимальное увеличение воздушного потока в CFM на стенде потока не гарантирует пиковую мощность и производительность. На самом деле, слишком большой поток воздуха может повредить мощности и приемистости из-за снижения скорости воздуха. Цель состоит в том, чтобы оптимизировать поток воздуха в диапазоне оборотов, при котором двигатель получает наибольшую выгоду. Поиск оптимальных углов клапана и седла часто требует большого количества экспериментов методом проб и ошибок. п
Притирка клапанов мотоциклов — MotorcycleZombies.com
Хорошее седло клапана имеет решающее значение для высокоэффективного двигателя. Плохие седла и изношенные клапаны приведут к утечкам и снижению производительности.
Если вы обнаружите, что клапаны, направляющие и седла вашей верхней части находятся в плохом состоянии, возможно, будет хорошей идеей поручить полную работу клапанов аутсорсингу. Это будет включать в себя резку новых посадочных мест с помощью точного обрабатывающего оборудования, и лучше доверить это профессиональной мастерской.
Однако, если все, что вам нужно, это чистка и техническое обслуживание клапанов и верхней части мотоцикла, вы можете сделать это самостоятельно.
Когда притирать седла клапанов мотоциклов
Если ваши седла клапанов в основном в хорошем, пригодном для эксплуатации состоянии, но вы заменяете клапаны, быстрая притирка клапанов поможет улучшить уплотнение новых клапанов в старых седлах. .
Его также можно использовать после полной резки клапана для полной посадки и герметизации новых клапанов и седел.
Материалы, необходимые для очистки и притирки клапанов
Для обслуживания клапанов и седел старого мотоцикла , вам потребуется:
- Ваше руководство по ремонту, чтобы узнать о надлежащих сервисных ограничениях и спецификациях.
- Компрессор клапанной пружины.
- Магнитный датчик может помочь при захвате держателей клапанов и прокладок, если это применимо.
- Новые уплотнения клапанов.
- Наждачная бумага/абразивные подушечки для удаления нагара.
- Смазка для притирки клапанов и инструмент для притирки клапанов.
1. Разборка верхней части мотоцикла
Приступая к разборке верхней части и снятию клапанов, обязательно держите все вместе – пружины, фиксаторы, шайбы и т.д. Особенно это касается самих клапанов, так как впускные и выпускные клапаны могут быть разного размера.
С помощью компрессора для пружин клапана сожмите пружину и снимите держатели клапанов . Есть полуконусы, состоящие из двух частей, которые удерживают все на месте.
Сняв фиксаторы, вы можете начать снимать пружины, шайбы, уплотнения и клапаны.
Со снятыми пружинами и уплотнениями, сдвинуть клапаны в направляющей и проверить на наличие люфта . Если люфт слишком велик, вам необходимо заменить направляющие клапанов. Небольшое количество игр обычно нормально. Конкретные допуски см. в руководстве по ремонту мотоцикла.
Снимите клапан и попытайтесь счистить часть нагара с поверхности и штока. Не царапайте седло клапана — обычно это блестящая область, которая соприкасается с головкой.
2. Притирка клапанов мотоциклов
Как только все будет очищено в меру ваших возможностей, вы можете притрите клапан к седлу для лучшего уплотнения .
Нанесите немного притирочной пасты на седло клапана и с помощью притирочного инструмента вращайте его взад-вперед между руками. Поднимите клапан, чтобы распределить состав.
Используйте только руки и прилагаемый всасывающий инструмент.
Если у вас возникли проблемы с удерживанием инструмента на клапане, вам может помочь замазка или воск — просто убедитесь, что после этого вы сможете удалить его с клапана.
Правильно обработанное седло клапана будет иметь гладкую матовую поверхность и не будет иметь линий . Клапан не должен издавать легкий хлопающий (или уплотняющий) звук , когда вы опускаете его на место.
Перед повторной сборкой двигателя обязательно тщательно смойте всю притирочную пасту для клапанов.