Инструмент для притирки клапанов (шарошки, зенковки) и его применение

Устройство клапанного механизма – принцип работы и возможные неисправности

Клапаны используются для герметизации цилиндров двигателя в процессе газообмена. Принцип их работы заключается в обеспечении впуска смеси топлива и воздуха для дальнейшего её сжатия. После воспламенения и отработки газы попадают в систему выпуска, за это также отвечают клапаны. Этот механизм функционирует в агрессивных условиях двигателя внутреннего сгорания, постоянно подвергается большим динамическим нагрузкам, высоким скоростям движения и нагреву. Чтобы снизить быстрый износ ходовых частей данной детали, материалы изготовления чаще всего имеют высокую степень легирования никелем и хромом.

Устройство клапанного механизма имеет два главных составных элемента: это головка и стержень. Данные узлы авто бывают с тюльпанообразной, плоской и выпуклой головкой. На конце стержня есть конусные, фасонные или цилиндрические проточки для фиксации на них пружин. Основным проявлением неисправности клапанного механизма является потеря мощности двигателя, а также нестабильная работа мотора в целом. Неисправности такого типа происходят из-за залипания и появления зазора. Нагар также может стать причиной этой проблемы, он накапливается у самого клапана и препятствует его закрытию.

Ещё один признак неисправности – это повышенное выделение дыма во время выхлопа. А изношенный стержень и направляющая данного механизма станет причиной неестественной шумности двигателя.

Замена седел

Процедура замены состоит из двух ответственных процедур: удаления старых деталей и монтажа новых.

Удаление старых посадочных элементов

Замена седел клапанов выполняется на демонтированной ГБЦ с разобранным газораспределительным механизмом. Удалить старое кольцо можно с использованием сварочного аппарата, если материал, из которого оно изготовлено, позволяет это сделать.

Читать дальше: Регулировка форсунок гбо 4 поколения своими руками

Для выполнения процедуры изготавливается съемник седел клапанов — берется старый ненужный клапан, тарелку которого необходимо проточить до размеров внутреннего диаметра седла.

После этого полученный инструмент утапливают в посадочное место, не доходя до края 2-3 мм и «прихватывают» сваркой в 2-3 местах. После клапан вместе с металлическим кольцом выбивают с обратной стороны молотком.

Седло клапана, изготовленное из металлов, не подлежащих сварке, можно удалить путем вкручивания в него отрезка трубы, используемого как съемник седел клапанов. Для этого на внутренней поверхности кольца нарезается резьба. Аналогичную резьбу наносят на внешнюю поверхность подходящей по диаметру металлической трубы.

Берется старый клапан, который предварительно приваривают к торцу трубы в обратной положении. При этом ножка клапана проводится в предназначенное для нее отверстие, труба вкручивается в резьбу, после чего элемент удаляют постукиваниями по ножке.

Монтаж новых седел

Перед началом процедуры монтажа новых седел, посадочные места под них очищают от загрязнений. После ГБЦ следует равномерно нагреть до температуры, превышающей 100˚С. При этом металл расширяется, позволяя запрессовать кольцо.

Монтируемую деталь охлаждают с помощью жидкого азота. При его отсутствии можно использовать сочетание льда и ацетона, что позволяет снизить температуру металла до -70˚С. Размеры деталей подбирают таким образом, чтобы разница между диаметром посадочного места и кольца составляла не более 0.05-0.09 мм на холодных деталях.

Седло клапана запрессовывается с помощью специальной оправки или отрезка трубы подходящего диаметра. Деталь должна входить на посадочное место с небольшим усилием

При этом важно, чтобы кольцо встало без перекоса

После запрессовки и остывания ГБЦ следует проверить, не болтается ли элемент на посадочном месте. Если зазор отсутствует, а замененный элемент плотно держится на своем месте, процедуру его замены можно считать оконченной. Далее требуется прирезка седел клапанов с использованием шарошек.

Как работает клапанный механизм автомобильного двигателя

Чтобы вникнуть в особенности применения шарошек или зенкеров для седел клапанов, необходимо сначала разобраться в том, как действует клапанный механизм двигателя автомобиля, а также в том, что может привести к появлению неисправностей в его работе.

Каждый из цилиндров любого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) работает совместно с двумя клапанами, один из которых является впускным, а второй – выпускным. Работа ДВС осуществляется за счет повторяющихся процессов (циклов). Каждый из таких процессов заключается в том, что в рабочий цилиндр подается топливная смесь. Это происходит при открытии впускного клапана. После его закрытия и сгорания топливной смеси из цилиндра необходимо вывести отработанные газы, что и обеспечивается открытием выпускного клапана. Впускной и выпускной клапаны, находясь в закрытом состоянии, должны обеспечивать полную герметичность рабочего цилиндра.

Схема клапанного механизма двигателя внутреннего сгорания

В процессе работы двигателя клапаны подвергаются как значительным механическим нагрузкам, так и различным воздействиям агрессивной среды, в которой они эксплуатируются:

• термическим;
• механическим;
• динамическим;
• химическим.

Чтобы клапаны были в состоянии выдерживать такие серьезные воздействия на протяжении длительного времени, для их изготовления используют высоколегированный стальной сплав, в химическом составе которого содержится значительное количество хрома и никеля.

В процессе эксплуатации седла клапанов изнашиваются в различной степени

Конструкция клапанов состоит из двух основных элементов: направляющего штока и головки, которая может иметь плоскую, выпуклую или тюльпанообразную форму. Направляющий шток клапана может быть полностью цилиндрическим или выполненным с фасонной проточкой, которая необходима для более надежной фиксации пружины.

То, что в клапанном механизме ДВС появились неисправности, можно определить по нескольким признакам, наиболее явными из которых являются:

• снижение мощности двигателя, что отражается на скоростных характеристиках автомобиля;
• нестабильная работа ДВС на любых оборотах;
• неестественный стук, раздающийся из моторного отсека автомобиля;
• большое количество дыма, выходящего из выхлопной трубы.

Появление зазора между клапаном и его посадочным местом приводит к образованию нагара, а в дальнейшем и к прогару седла клапана

Если говорить о наиболее распространенных неисправностях ДВС, связанных с его клапанным механизмом, то к ним относятся:

• появление зазора между корпусом блока цилиндров и головкой, которой оснащен такой блок, что связано с их неплотным прилеганием друг к другу (этот зазор, образующийся по ряду причин, приводит к разгерметизации системы);
• образование в местах, где клапан контактирует с блоком цилиндров, кокса и нагара (такой нагар не дает клапану полностью закрыть цилиндр, что также ведет к разгерметизации системы).

Как восстановить седла клапанов

В том случае, если предполагается не замена седел клапанов на новые, а восстановление старых, ремонтные работы выполняются в следующей последовательности:

1. Головка блока цилиндров располагается на ровной поверхности.
2. Шарошка фиксируется на оправке, устанавливаемой в патрон станка.
3. Ось инструмента совмещается с осью отверстия в ГБЦ, предназначенном для направляющего штока клапана.
4. Медленно и без сильного нажима вращая шарошку по часовой стрелке, с рабочей поверхности седла клапана снимают нагар и тонкий слой металла.

Обработка рабочей фаски седла шарошкой с углом в 45 градусов

Схема обработки седла клапана (на примере двигателя ВАЗ)

Так выглядит фаска седла на различных стадиях работы

Для обеспечения максимально плотного контакта головки клапана с рабочей поверхностью седла после обработки зенкером необходимо выполнить их притирку. Такая операция, для осуществления которой используется абразивная паста, часто проводится вручную. Чтобы выполнить ее быстрее и с минимальными трудозатратами, можно использовать инструмент для притирки клапанов, в качестве которого может выступать обычная дрель.

В том случае, если выполняется не восстановление, а замена седла клапана, и при этом на новые заменяются и сами клапаны, процедуру притирки сопрягаемых поверхностей можно не выполнять.

Седло клапана — небольшое кольцо, имеющее скос по внутренней поверхности.

Устанавливается в отверстия головки блока цилиндров, предназначенные для установки клапанов и перегонки через них топливовоздушной смеси и отработавших газов. Деталь запрессовывается в ГБЦ на заводе.

Выполняет следующие функции:

• герметичность отверстия;
• передает излишки тепла к ГБЦ;
• обеспечивает необходимый приток воздуха, когда механизм открыт.

Замена седла клапана требуется в том случае, когда восстановить его герметичность способом механической обработки не удается (многочисленные обработки в прошлом, прогар, сильный износ). Сделать это можно своими руками.

Ремонт детали выполняют при:

• прогаре тарелки;
• после замены направляющих втулок;
• при умеренной степени естественного износа;
• при нарушении герметичности соединения кольца с тарелкой.

Правка изношенных и поврежденных седел в домашних условиях выполняется с использованием шарошек. Помимо этого, может потребоваться сварочный аппарат или мощная газовая горелка, стандартный набор гаечных ключей, необходимых для демонтажа и разборки ГБЦ, притирочная паста, дрель.

Прирезка седел клапанов

При замене клапанов или седел клапанов необходимо выполнить операцию, которую называют прирезкой клапанов. Необходимый для этого инструмент (один и тот же) называют разверткой, зенковкой, зенкером, а иногда шарошкой. Судя по конической форме, это скорее зенковка.Прирезка клапанов это несложная но ответственная операция при ремонте двигателя. А если вам неохота возиться с ремонтом проще продать или купить машину на car.ru. Необходимые углы прирезки есть в каждом руководстве по ремонту. Строго обязательный из них только угол самой фаски для клапана. Для двигателей ВАЗ это 45. Углы, которые должны быть на новых седлах головки блока цилиндров, показаны на этом рисунке.

Минимальный набор зенковок содержит одну зенковку для впускного, одну для выпускного и направляющая. На практике такой набор для ремонта бесполезен. Понятно, что при доработке седла клапана, размер конической поверхности будет расти и фаска станет больше оптимальной. Поэтому гнезда клапанов, обрабатываемые при ремонте, делают по следующему рисунку.

Чтобы выполнить такую форму седел, нужен набор, в котором шесть зенковок: три для впускного и три для выпускного клапана. Зенковки могут быть цельные из быстрорежущей стали или с пластинами из твердого сплава. В Тольятти можно купить набор из 6 зенковок, с напаяными твердосплавными пластинами за 1300 рублей.

Поверхность фаски на седле клапана должна быть соосна управляющей втулке. Поэтому состав комплекта обязательно входит направляющая. В самом простом случае направляюкщая одновременно является шпинделем для зенковки. Зенковка одевается на направляющую и фиксируется шпонкой или другим способом. Конец направляющей смазывают маслом, вставляют во втулку клапана. При обработке направляющей скользит по втулке. Это не всегда удобно, но допустимо если вам нужно отремонтировать только свой двигателя. Более сложный вариант, когда направляющая вставляется во втулку и крепится неподвижно. Для вращения фрезы используется отдельная рукоятка. В таком случае направляющие, их еще называют пилот, могут быть под разные диаметры втулок при одинаковом размере фрез. Универсальный импортный набор инструментов включающий несколько зенковок разного размера, вороток и несколько направляющих может стоить до тысячи долларов.

Порядок работы следующий. Сначала зенковкой с углом 45 градусов обрабатывают фаску седла до тех пор пока не получат аккуратную конусную поверхности. При этом надо убрать все дефекты и черноту.Следующей применяют зенковку с углом 75, а затем 20 градусов. В результате фаску с углом 45 градусов нужно уменьшить до ширины один полтора миллиметра.

От теории к практике. Регулируем клапана ВАЗ 2108 своими руками

Чтобы правильно откалибровать зазоры вам понадобиться знать только несколько основных моментов. Самый главный — это рекомендуемый диапазон нормальных величин, измеряемый в миллиметрах:

• для выпускного клапана он находится в пределах от 25 мм минимум, а максимальное расстояние от шайбы до кулачка распредвала ограничено 35 мм;
• для впускного клапана диапазон аналогичный, но сами величины зазоров несколько отличаются. Минимально это 15 мм, а максимально 25.

Таблица зазоров

Не забываем также о том, что расстояние это на инжекторных двигателях ВАЗ 2108 имеет свойство со временем уменьшаться. Потому рекомендуем регулировать клапана с учетом данного нюанса, приближаясь больше к максимальному значению расстояния до кулачка. На классике же эффект с точностью обратный, по этой причине, с увеличением зазоров проблему локализовать куда проще. Тем не менее, водители, пересевшие в свое время с классики на более современные отечественные авто вроде восьмерки, рискуют оказаться заложниками ошибочного представления о настройке клапанов силового агрегата, в результате чего прогорает седло и идет дальнейший износ деталей “головы”.