Зазоры и компенсаторы: как продлить жизнь мотора регулировкой
Термин «регулировка клапанов» – неправильный. На самом деле речь идет о регулировке зазоров в приводе клапанов. Напоминаем, что клапаны в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) отвечают как за своевременное наполнение цилиндра свежим воздушным или воздушно-топливным зарядом, так и за удаление продуктов сгорания.
Первые называют впускными, а вторые – выпускными.
Почему нужен зазор?
Клапаны работают в очень широком диапазоне температур. При холодном пуске детали мотора могут иметь температуру –30…40 ºC, а на полностью прогретом двигателе тарелка выпускного клапана может быть нагрета до 900 ºC.
Температура стержня резко уменьшается по мере удаления от тарелки, но в целом клапан достигает гораздо больших температур, чем головка блока цилиндров, в которую он установлен. Получается, что клапан удлиняется при нагреве мотора намного больше, чем остальные детали, взаимодействующие с ним.
При этом от клапана требуются плотное закрытие и максимально полное открытие по заданному закону. С плотным закрытием всё просто – оставьте зазор в приводе газораспределительного механизма (ГРМ) побольше, и клапан всегда будет гарантированно закрыт.
Но большой зазор не обеспечивает нужной широты фаз газораспределения и приводит к открыванию и закрыванию клапана с ударом. Это плохо не только с точки зрения шума, но и потому, что вызывает расклепывание торца и седла клапана, а также повреждение деталей привода. А отсутствие зазора приведет к неплотной посадке клапана на седло, прорыву раскаленных газов и быстрому повреждению тарелки клапана. В общем, зазор нужен, но при этом по возможности он должен оставаться небольшим. Его величина и частота регулировки зависят от степени совершенства мотора и периодичности регламентного обслуживания.
Лезвие вместо щупа
При регулировке зазоров автовладельцы прошлых поколений порой использовали вместо дефицитных щупов лезвия безопасных бритв. В журнале «За рулем» № 1 за 1975 год в «Советах бывалых» наш читатель сообщал, что успешно использует лезвия Нева толщиной 0,1 мм и Балтика толщиной 0,08 мм при обслуживании автомобиля Запорожец!
Почему нужна регулировка?
Зазоры, выставленные на заводе, меняются. Первым делом происходит износ поверхности седла и фаски клапана, что приводит к уменьшению зазора. С другой стороны, изнашиваются все поверхности, через которые передается давление кулачка распредвала на торец клапана, что вызывает рост зазора.
Первый процесс обычно идет интенсивнее, особенно на двигателях, переведенных на газовое топливо. Поэтому зазоры чаще всего уменьшаются. Это опасно, потому что большие зазоры расскажут о себе ощутимым стуком, а исчезновение зазора, не сразу заметное, чревато прогаром клапана.
Регулировка с помощью резьбы
Этот способ применялся начиная с первых ДВС, в которых клапаны располагались тарелкой вверх и устанавливались в блок цилиндров. Способов регулировки – множество. Например, у знаменитого танкового двигателя В‑2 клапан состоял из двух частей, одна из которых ввертывалась по резьбе в другую, позволяя менять его длину.
Большее распространение получили регулировочные винты, встроенные в коромысла, как, например, на двигателях Москвичей (от 407 с нижним распредвалом до 412 с верхним) или многочисленных модификациях двигателей Волги. Интересно, что некоторые двигатели Honda используют эту конструкцию и по сей день.
Иным способом регулировки при помощи резьбы, пришедшим к нам вместе с автомобилями ВАЗ, стала регулируемая опора рычага клапана (рокера).
Регулировка на старых моторах нужна была каждые 10–15 тысяч км. Зато современные моторы с таким принципом регулировки радуют своих владельцев редкими ТО (не чаще чем раз в 40 тысяч км) и отсутствием необходимости что-либо заменять – разве что прокладку крышки клапанов.
Для снижения массы деталей и компактности конструкторы разработали схему привода, в которой верхний распределительный вал нажимает на клапан практически напрямую, только через толкатель. Для реализации этой схемы нужна была регулировка путем замены элементов.
Регулировка заменой элементов – шайбами или стаканчиками
В такой схеме роль передаточного звена между кулачком распредвала и торцом клапана выполняет стаканчик, имеющий большой диаметр. В нем располагаются стержень клапана и, частично, пружина. Стаканчик хорошо воспринимает боковые нагрузки от кулачка, при этом для равномерного износа конструкторы предусматривают его постоянное проворачивание.
Регулировать зазор нужно, изменяя высоту передаточного звена между клапаном и кулачком распредвала. Способов два: регулировочными шайбами, устанавливаемыми в гнездо стаканчика, или применив набор цельных стаканчиков разной высоты.
С регулировочными шайбами мы впервые столкнулись с появлением двигателя ВАЗ‑2108. Решение поначалу шокировало автолюбителей, но вскоре к нему привыкли – люди освоили способы замены шайб без демонтажа распредвала. И в сервисах, и даже у частников накопились «банки» регулировочных шайб. Регулировать клапаны при такой схеме положено раз в 30 тысяч км.
Затем появились иномарки, у которых менялись не шайбы, а стаканчики целиком. Расходы на стаканчики для разных двигателей отличаются в зависимости от распространенности, но, в целом, их доставка – долгая, а цена – высокая. Например, для нового «грантовского» мотора ВАЗ‑11182 они стоят 300–700 рублей за штуку.
За счет меньшего числа деталей, входящих в размерную цепь, регулировку обычно можно проводить реже – примерно раз в 90 тысяч км.
Многие мастерские освоили регулировку зазоров подрезанием «пятачка», расположенного со стороны донышка стаканчика и нажимающего на торец клапана. Это позволяет сразу после демонтажа стаканчиков произвести регулировку зазора с помощью шлифовки.
Но так зазор можно только увеличить. В целом регулировка клапанных зазоров на моторах со стаканчиками требует большого объема работ. Нужно демонтировать распределительные валы, а, значит, затронуть цепной либо ременный привод ГРМ. Во многих случаях, регулировку стоит совместить с заменой ремня или цепи.
Впуск и выпуск
Зазоры в приводе выпускных клапанов у подавляющего большинства двигателей должны быть больше, чем у впускных, потому что тарелки последних омываются сравнительно холодным воздухом или топливовоздушной смесью. Тарелки выпускных клапанов взаимодействуют с раскаленными отработавшими газами, а потому при нагреве стержни удлиняются больше, чем на впускных клапанах.
Свободны от регулировки
На многоцилиндровых и многоклапанных моторах регулировка зазоров в приводе клапанов превратилась в эпопею с высокой стоимостью и трудоемкостью. Поэтому была разработана конструкция с автоматической регулировкой.
Наиболее общее название устройства – гидрокомпенсатор зазора. На самом деле распространены две основные модификации – гидротолкатель и гидроопора, хотя встречаются и крохотные гидрокомпенсаторы, встроенные в коромысла.
Гидротолкатель представляет собой стаканчик, передающий давление от кулачка распредвала на торец клапана. Внутри спрятан гидроцилиндр, выполненный с минимальными зазорами, который подпитывается моторным маслом из системы смазки двигателя. При этом гидроцилиндр с помощью пружины максимально раздвинут, так что затылок кулачка даже слегка трется по толкателю. А как только кулачок нажимает на толкатель, внутренний объем гидроцилиндра запирается шариковым клапаном, и толкатель передает давление на торец клапана, открывая его. Конечно, часть масла из полости гидроцилиндра под нагрузкой уйдет сквозь ничтожные зазоры, но, как только давление кулачка прекратится, произойдет подпитка свежей порцией масла.
Такой же принцип работы и у гидроопоры – подпитка гидроцилиндра, пока нагрузки нет, и запирание, когда кулачок нажимает на рокер.
В отечественных автомобилях гидротолкатели применяются в 16‑клапанных ременных моторах ВАЗ поперечного расположения, а гидроопора используется на двигателях Нивы.
У схемы с гидрокомпенсаторами практически нет недостатков. Лишь при очень редкой замене масла или неисправности масляного фильтра у нерадивого автовладельца гидрокомпенсаторы могут «подвисать» от грязи, что сопровождается заметным стуком и потерей мощности.
Схема с гидрокомпенсаторами – находка для любителей ездить на газе. Но, к сожалению, всё больше автопроизводителей переходят на выпуск двигателей с регулировкой стаканчиками, отказываясь от полезных гидрокомпенсаторов. Причина проста: без гидрокомпенсаторов ниже себестоимость. А свой гарантийный пробег 100 тысяч км без регулировки мотор как раз и проходит. Дальше – хоть трава не расти!
Если ДВС в ближайшее время не похоронят, то, возможно, будет использоваться привод клапанов соленоидами. В такой конструкции регулировка зазоров клапанов станет не нужна.
Сравнение различных способов регулировки зазоров
|
| Регулировка резьбовыми элементами | Регулировка сменными | Регулировка подбором |
| Достоинства | не нужен банк регулировочных элементов; дешевизна | относительно несложная замена шайб | большой межрегулировочный интервал; возможна регулировка подрезанием стаканчика |
| Недостатки | регулировки нужны чаще | сравнительно частая регулировка; необходимость в большом количестве регулировочных шайб | большой объем работ, связанных с регулировкой; необходимость в большом количестве регулировочных стаканчиков |
- «За рулем» можно читать в ВКонтакте
ЗА РУЛЕМ ФЕСТ – 23 июня 2024
• Дрэг-рейсинг
• Выставка ретроавтомобилей
• Гоночное такси
• Полеты на вертолете
• Концерт группы «Кирпичи»
18380