Детали механизма газораспределения образуют сопрягаемую цепочку, которая начинается распределительным валом и заканчивается клапанами, открывающими и закрывающими вход в цилиндр и выход из него в строго отведенные моменты рабочих циклов двигателя.
Казалось бы, между всеми деталями привода ГРМ и клапанной группы не должно быть никаких зазоров – только в этом случае малейшее усилие со стороны кулачка распредвала найдет отклик в движении клапана и даст начало потоку свежего заряда или отработавшей смеси раскаленных газов. И это утверждение абсолютно верно.
Но почему же тогда в лексиконе заядлых автомехаников популярны выражения – «отрегулировать клапана», «регулировка зазора в клапанах» и подобные? Ведь в соответствии с приведенными выше рассуждениями никаких зазоров там быть не должно, иначе невозможно составить строгое расписание работы клапанов.
Тем не менее – зазор в клапанной группе – необходимый элемент, обеспечивающий правильную работу газораспределительного механизма и двигателя в целом.
И вот почему.
После прогрева двигателя все его детали в той или иной степени подвержены тепловому расширению, которое зависит от степени нагрева, размеров деталей и коэффициента температурного расширения материала, из которого эти детали изготовлены. Металлы, применяемые при изготовлении большинства деталей двигателя, при нагреве расширяются достаточно сильно, т. е. имеют высокий температурный коэффициент линейной деформации.
Если к отмеченному выше вспомнить, что многие из этих деталей во время работы испытывают мощные тепловые нагрузки, то можно понять, что выдержать строгие интервалы и зазоры (точнее – их отсутствие) между сопрягаемыми поверхностями взаимодействующих деталей в условиях переменных температур не представляется возможным.
Теперь рассмотрим внимательнее цепочку деталей газораспределительного механизма.
Все сопрягаемые детали ГРМ образуют жесткую связь, при которой изменение линейных размеров каждого звена влечет изменение относительного положения сопрягаемых деталей. Исключение составляет только сопряжение заключительной пары деталей — «клапан-седло», прижимаемых друг к другу пружиной клапана, и при линейном расширении каждого «члена взаимодействия» относительное перемещение доступно лишь клапану. Седло является неподвижной деталью ГРМ, «намертво» закрепленной в головке блока цилиндров, поэтому температурные деформации деталей влияют только на положение клапана, перемещая его относительно седла.
Логичным будет вывод, что при нагреве (или охлаждении) всех деталей механизма газораспределения тепловые деформации отдельных его элементов складываются и, воздействуя на стержень клапана, преодолевая силу упругости пружины, приподнимают головку клапана над седлом, открывая отверстие для потока газов.
Цилиндр теряет требуемую герметичность.
А это уже катастрофа с точки зрения показателей мощности и КПД двигателя, его динамичности, равномерности и бесшумности работы, а также других качественных и количественных показателей. В общих словах – двигатель теряет очень многое из того, чего мог бы достичь при нормальных условиях работы.
Рассмотренный сценарий возможен в том случае, если между деталями, образующими цепочку механизма ГРМ, нет никаких зазоров и промежутков. Очевидно, что для нормального функционирования системы подачи и отвода газов такой зазор должен быть предусмотрен заранее, когда двигатель и его детали холодные. Тогда при нагреве детали механизма газораспределения расширятся, выберут предустановленный зазор, и будут работать в жесткой связке.
Величину этого зазора подсчитать несложно, если знать линейные размеры каждой детали механизма газораспределения, величину коэффициента теплового расширения для материалов, из которых эти детали изготовлены, и рабочую температуру каждой детали ГРМ. Ведь большую часть времени детали двигателя работают при установившейся температуре, поддерживаемой естественным теплообменом, системами охлаждения и смазки. При этом детали клапанной группы (особенно, седла и клапаны) нагреваются сильнее, а удаленные от цилиндра детали – меньше.
Читайте также: Комплект цепи грм фирмы bga
Учитывая эти факторы, можно определить требуемую величину суммарного зазора между всеми деталями, образующими цепочку механизма газораспределения, когда они имеют температуру окружающей среды (т. е. при холодном двигателе). Этот зазор называют тепловым зазором, а выражение «отрегулировать клапана» означает отрегулировать величину зазора между сопрягаемыми деталями холодного механизма газораспределения на холодном двигателе.
Технологически, конструктивно и практически зазор удобнее всего регулировать между торцом стержня клапана, который нагревается быстрее и сильнее других подвижных деталей ГРМ, и деталью, воздействующей на стержень клапана для его перемещения.
В механизмах с нижним расположением распределительного вала тепловые зазоры регулируются при помощи щупа требуемой толщины, устанавливаемого между носком коромысла и стержнем клапана (рис. 1).
В механизмах с верхним расположением распредвала зазор устанавливают между тыльной стороной кулачка распределительного вала и рабочей поверхностью рычага (см. рис. 2, б, в, г) или между кулачком и клапаном (см. рис. 2, а).
Величина тепловых зазоров составляет 0,08…0,45 мм и нормируется для каждого двигателя заводом-изготовителем.
Очевидно, что зазор впускного клапана для данного двигателя должен быть меньше зазора выпускного клапана, поскольку последний нагревается значительно сильнее.
Тепловые зазоры в механизме газораспределения необходимо строго соблюдать и периодически контролировать в процессе эксплуатации двигателя. Увеличенный зазор приводит к повышенному шуму и наличию ударных нагрузок между деталями (стук клапанов), а слишком малый – к неплотному прилеганию клапана к седлу, прогоранию фасок, потерям мощности, «выстрелам» в глушитель или впускной канал (карбюратор и воздушный фильтр). В любом случае двигатель начинает работать с перебоями и долговечность его деталей резко снижается.
Следует отметить, что некоторые динамические перегрузки ударного характера, которые присутствуют в двигателе при его запуске и разогреве до рабочих температур являются меньшим из обозначенных зол, вызываемых предустановленным тепловым зазором.
Неужели невозможно избавиться от этой неприятной обязанности – систематически проверять и регулировать тепловой зазор в ГРМ, чтобы обеспечить нормальную и надежную работу двигателя?
Оказывается, возможно.
Многие современные автомобильные двигатели оснащены усовершенствованной системой слежения и реагирования на тепловое расширение деталей ГРМ – гидравлическими толкателями или, как их еще называют – гидрокомпенсаторами, позволяющими поддерживать нормальные (без зазоров) сопряжения деталей механизма газораспределения при любой температуре двигателя.
Об этом — на следующей старнице.
Тепловой зазор клапана и его регулировка
В любых ДВС для организации нормального газораспределения применяются клапанные механизмы. На привод коленвала забирается небольшая часть крутящего момента. В процессе нагрева металл имеет свойства расширяться. Следовательно, меняются размеры деталей мотора. Изменяются и размеры элементов ГРМ. Если в приводе ГРМ не предусмотрен тепловой зазор клапана, то при нагревании двигателя до его оптимальных рабочих температур клапаны не будут плотно закрываться. Как следствие, они не будут обеспечивать требуемой герметичности.
Читайте также: Грм не заводится тойота
Важность настройки зазоров
После запуска мотор и все его элементы разогреваются и, как следует еще из школьного курса физики, расширяются. Также трущиеся элементы изнашиваются по естественным причинам. Этим обуславливается необходимость наличия точного зазора между элементами системы ГРМ. И расстояние, которое имеется между кулачком на распредвале и клапаном, – это один из самых важных факторов.
Если зазор увеличенный, автовладелец будет слышать стук клапанов. Он будет пропадать по мере прогрева двигателя. При больших расстояниях кулачок распределительного вала стучит по рокеру клапанного стержня, вместо того чтобы давить на него.
Признаки необходимости настройки
О том, что тепловой зазор клапана выставлен неверно, скажут некоторые признаки. Так, первый симптом – это характерные звенящие звуки в районе крышке ГБЦ. Еще один признак – сниженная отдача мотора, а вместе с этим и высокий расход топлива.
Также настройка зазоров необходима, если выполнялся какой-либо ремонт газораспределительного механизма. Необходимо обязательно выполнить настройку, если последний раз зазоры выставляли более 20 тысяч километров назад.
Как часто нужно регулировать?
На автомобилях ВАЗ тепловые зазоры клапанов по регламенту производителя необходимо регулировать через каждые 45 тысяч километров. Но часто нужда в настройке появляется значительно раньше. Специалисты рекомендуют настраивать элементы ГРМ не реже, чем через 20 тысяч километров. А если двигатель работает в условиях максимальных нагрузок, то и 15. Этот показатель обуславливается и качеством запчастей для отечественных автомобилей, которые быстро изнашиваются даже при идеальных условиях эксплуатации.
Измерение тепловых зазоров
Убедиться в необходимости настройки можно и при помощи измерений. Проверку тепловых зазоров клапанов осуществляют всегда на холодном моторе. Для проведения операции будет нужен измерительный щуп и набор инструментов. Что войдет в данный набор, зависит от типа толкателя клапана.
Для настройки зазора коленвал следует провернуть так, чтобы кулачок на распределительном вале для выбранного клапана смотрел в другую сторону по отношению к толкателю. По последнему наносят легкие удары молотком. Затем пальцами раскачивают клапан.
Технология настройки
Давайте рассмотрим, как отрегулировать тепловой зазор клапанов на примере двигателей ВАЗа. Самое первое, что нужно сделать, – это выставить поршень первого цилиндра в положение верхней мертвой точки. Делается это очень просто. Ключом проворачивают коленвал до момента совпадения меток на звезде распределительного вала со шкивом коленчатого и на блоке цилиндров. После этого можно приступать к регулировке. Схема настройки тепловых зазоров клапанов на дизелях аналогична этой.
Порядок регулировки тепловых зазоров клапанов
Первым следует настраивать восьмой клапан, расположенный на четвертом цилиндре. После него – шестой клапан третьего цилиндра. Зазоры регулируются парами. Для каждой коленвал двигателя проворачивают на 180 градусов. При каждом из последующих поворотов регулируют четвертый и седьмой клапан, первый и третий, пятый и второй соответственно.
Контрольный замер
Даже профессионалам не всегда удается настроить зазоры правильно с первого раза. Поэтому обязательно выполняются контрольные замеры тепловых зазоров в приводе клапанов. Если есть несоответствие, то нужно настраивать еще раз. После такой регулировки двигатель заработает значительно тише, стабильнее и будет радовать своего владельца.
Итак, мы выяснили, что такое тепловой зазор, и как его правильно настроить своими руками.