Заменить направляющую втулку. Когда неисправен клапан. Почему сломался клапан

ВОССТАНОВЛЕНИЕ НАПРАВЛЯЮЩИХ ВТУЛОК

ОБЩАЯ ЧАСТЬ



Направляющая втулка является базой, основой ресурса работы пары "седло - тарелка клапана".
Если головка блока цилиндров сделана из чугуна, то зачастую седла клапанов и направляющие втулки клапанов составляют единое целое с головкой блока. Такие головки блока цилиндров используют на некоторых двигателях фирм OPEL, FORD и др. Но технологический процесс производства чугунных головок сложен, требует дорогостоящего оборудования, поэтому большинство головок блоков производят из алюминиевых сплавов. При их производстве направляющие втулки и седла клапанов изготавливаются отдельно, а затем запрессовываются в свои посадочные места в головке блока. Направляющие втулки изготавливаются из износостойких материалов с достаточно хорошей теплопроводностью. К ним относятся специальный чугун, металлокерамика, бронза и латунь специальных марок. Более высокой теплопроводностью характеризуются бронза и латунь, поэтому их и применяют на большинстве форсированных двигателей AUDI, BMW, VW и многие другие фирмы.
Для фиксации втулки в головке блока цилиндров по высоте на ее наружной поверхности имеется опорный буртик. Иногда используется разрезное опорное кольцо. Если втулка гладкая, то ее установка в головку производится с помощью дистанционной втулки или специальной оправки
Направляющие втулки впускных клапанов не слишком выступают во впускном канале, чтобы не повышать его аэродинамическое сопротивление. Направляющие же втулки выпускных клапанов, наоборот, закрывают стебель клапана на возможно большую длину для защиты от раскаленных отработанных газов и лучшего теплоотвода от стебля выпускного клапана.
Для обеспечения соосности седла и тарелки клапана направляющая втулка должна быть выполнена с высокой точностью. Кроме того, наружная поверхность втулки, запрессовываемая в головку блока, для лучшего теплоотвода обработана с высокой степенью чистоты поверхности и не должна иметь рисок и царапин. За счет этого увеличивается передача тепла от втулки к головке блока.
Основным дефектом направляющих втулок обычно является повышенный износ внутренней поверхности, вызванный длительной (не менее 150-200 тыс. км пробега) эксплуатацией двигателя. Однако, применение некачественных масел и изменение геометрии толкателей может привести к сокращению ресурса втулок.

Длительная работа двигателя с повышенными тепловыми зазорами в клапанном механизме вызывает неравномерный износ направляющей втулки из-за повышенных боковых нагрузок на стебель и ухудшения вращения клапана.
Увеличенный зазор в паре "стебель клапана - втулка" вызывает повышенный расход масла, т.к. маслосъемный колпачок не может удерживать масло при повышенных угловых перемещениях стебля клапана. Это провоцирует рост нагарообразования на клапанах и поверхностях деталей, ограничивающих камеру сгорания, увеличивает токсичность отработавших газов, а также может привести к преждевременному выходу из строя каталитического нейтрализатора отработавших газов.
Поэтому при ремонте двигателя надо уделить должное внимание головке блока. Иногда бывает так, что в потере компрессии, к чести двигателя, виновата только его верхняя часть - "голова". Очень полезно проверить зазор между направляющей втулкой и стеблем клапана. Если он выходит за пределы рекомендованного инструкцией допуска, то замена маслосъемных колпачков и притирка не принесут желаемого результата.
Как же определить степень износа втулки? Существует два метода измерений: непосредственный и косвенный. При первом не обойтись без нутромера и микрометра. Разность между замеренными внутренним минимальным диаметром втулки и максимальным диаметром в рабочей зоне стебля клапана и составит диаметральный зазор. Кроме этого необходимо учесть изменение диаметра втулки по высоте и конусный или бочкообразный износ стебля клапана. Именно эти величины определяют так называемую "болтанку" клапана во втулке. Измерения рекомендуется проводить на абсолютно чистом отверстии втулки и абсолютно чистом стебле клапана.
Для второго метода измерений понадобится индикатор часового типа со стойкой. Естественно, если зазор окажется больше рекомендованного инструкцией, то все измерения придется повторить с новым клапаном. Если и в этом случае зазор будет чрезмерно велик, без ремонта направляющей втулки обойтись не удастся
Многие зарубежные фирмы, в частности, FORD, BMW, OPEL выпускают клапаны ремонтного размера с увеличенным диаметром стебля. При наличии ремонтных клапанов направляющая втулка разворачивается сначала под ремонтный диаметр стебля, а затем под требуемый заводом зазор между втулкой и стеблем клапана.
Для обеспечения минимального "увода" оси при разворачивании старой втулки головки блока, ее обработку следует производить со стороны менее изношенной части, то есть с зоны установки маслосъемного колпачка.
Перепрессовка направляющих втулок производится в тех случаях, когда ремонтные клапаны отсутствуют, или имеется неравномерный "запредельный" износ втулок. Для перепрессовки необходимо иметь оправки и (желательно) пресс. Для облегчения посадки приходится нагревать головку блока цилиндров и охлаждать направляющую втулку. Это необходимо для меньшего повреждения посадочного места в головке блока и снижения усилия запрессовки. Кроме того, не лишне будет смазать отверстие в головке жидким маслом.
Например, при ремонте головок блоков двигателей BMW 7-й серии ВЗОМ, В35М, М 70 головку блока надо нагреть до +50°С, а направляющую втулку клапанов охладить до -150°С.
Многие фирмы, такие как BMW, Mercedes выпускают ремонтные направляющие втулки с увеличенным наружным диаметром под запрессовку.
После выпрессовки направляющих необходимо развернуть отверстие в головке. При этом надо помнить, что припуск для формирования окончательного размера под развертку не должен превышать 0,02...0,04 мм, а поверхность после чистовой обработки не должна иметь царапин, "черноты", шероховатостей. Она должна быть идеально гладкой.
Если при ремонте использовались направляющие клапанов из бронзы или латуни, то при их последующем разворачивании зазор между стеблем клапана и втулкой нельзя умышленно занижать, думая, что чем плотнее, тем лучше.
Фирмы-изготовители рекомендуют для направляющих втулок из бронзы и латуни увеличенные (по сравнению с рекомендуемыми для чугунных и металлокерамических втулок) зазоры. Это обусловлено большим коэффициентом линейного расширения этих материалов.
Если этим пренебречь, то неизбежен "прихват" клапана во втулке, со всеми вытекающими последствиями (гнутые клапаны и т.п.)
Альтернативным вариантом восстановления направляющих втулок является раскатка внутренней поверхности втулки с последующей разверткой до требуемого внутреннего диаметра. Это менее трудоемкий, но требующий специального инструмента метод. При его применении не портится посадочное место в головке блока под направляющую, а внутренняя поверхность втулки, контактирующая со стеблем клапана, будет иметь большую твердость, чем основной материал за счет пластического деформирования ("наклепа"). Этот метод особенно актуален для владельцев автомобилей, двигатели которых имеют чугунные головки блоков, а направляющие клапанов выполнены прямо в головке блока. При износе проще и дешевле восстановить их раскаткой, чем расточкой и запрессовкой новых втулок.
Многие фирмы - UТР, Sunnen и другие - выпускают инструмент для раскатки направляющих втулок. Он позволяет восстановить втулки с износом рабочей поверхности до 0,5 мм в зависимости от материала направляющей. А оставшаяся после обработки спиральная канавка увеличивает маслоемкость поверхности, тем самым улучшая условия смазки пары трения "стебель - втулка". При действующих зазорах 0,03...0,05 мм получается газолабиринтное уплотнение по всей длине втулки. Это уменьшает расход масла на угар и снижает токсичность отработавших газов.
После формирования внутренней поверхности втулки можно переходить к восстановлению седла клапанов инструментом NEWAY.






Наклонное расположение ножа-ролика задает шаг винтовой поверхности. Полученные в результате раскатки спиральные желобки хорошо задерживают масло, улучшая работоспособность пары трения, и являются газолабиринтным уплотнением





ПОРЯДОК РАБОТЫ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ
НАПРАВЛЯЮЩИХ ВТУЛОК.


1. "Рассухарить" головку блока специальными рассухаривателями.
2. Специальными щипцами снять маслосъемные колпачки.
3. Вынуть клапаны и произвести их тщательный внешний осмотр. При этом обратить внимание на:
Состояние стебля клапана на предмет забоин, царапин, изгиба, ступенек. Особое внимание следует уделить месту прилегания сухарей. После неквалифицированного рассухаривания могут остаться забоины. Эти забоины приведут к преждевременному износу маслосъемного колпачка.
Состояние тарелки клапана. У клапана не должно быть острой кромки.
Замерить микрометром значение диаметра стебля клапана по краям рабочей зоны и в ее середине. Если эти величины различаются более чем на 0,02 мм, клапан бракуется.
Записать данные измерений. Если принимается решение о замене клапанов, то необходимо очистить новый клапан от смазки и измерить диаметр стебля клапана. Записать диаметр можно на тарелке клапана маркером на нитрооснове.
Подобрать развертки с диаметром, обеспечивающим необходимый тепловой зазор. Совет: перед работой всегда рекомендуется измерить диаметр развертки, а не полагаться на написанное значение.


4. Тщательно вымыть головку блока с помощью жидкости для очистки двигателей и с помощью металлических щеток очистить загрязненные участки. Особое внимание обращать на чистоту впускных и выпускных каналов.
5. Закрепить головку блока таким образом, чтобы оси направляющих втулок, с которыми проводятся работы, были вертикальны. Седла должны располагаться наверху.
6. Ершиком прочистить направляющие втулки.
7. Если будет использоваться новый клапан, то нужно пройти внутреннее отверстие втулки разверткой равной диаметру стебля клапана, затем пройти его разверткой с диаметром, обеспечивающим необходимый тепловой зазор. Для обеспечения минимального "увода" оси при разворачивании старой втулки головки блока, ее обработку следует производить со стороны менее изношенной части, то есть с зоны установки маслосъемного колпачка.
8. Замерить нутромером значения внутреннего диаметра направляющей втулки по высоте втулки и в различных направлениях. Если эти значения не превышают 0,3 мм, то можно говорить о восстановлении втулки; если эти значения лежат в пределах 0,3 - 0,5 мм - восстановление возможно, но говорить о серьезном ресурсе не приходится. Если различия в диаметрах превышают 0,5 мм., то необходима перепрессовка втулки. Перепрессовка втулок требуется и в случае тонкостенных 1,5 - 2,0 мм. металлокерамических втулок. Этот тип втулок встречается на ряде японских, корейских и немецких двигателей.
9. В случае восстановления втулки выбирают кондуктор, направляющая которого соответствует внутреннему диаметру втулки. Часто встречаются впускные и выпускные каналы, в которых кондуктор не может упереться во втулку. В этом случае допускается доработка кондуктора отрезным кругом. Главное, чтобы он встал во втулку и не упирался стенками в канал. Часто в узких каналах держатель кондуктора мешает нормальной установке. В этом случае можно его снять и через канал отверткой удерживать кондуктор от проворачивания. Эти работы требуют известной квалификации и навыка.
10. Особое внимание следует обратить на установку ограничителя сверла. Вершина сверла должна выступать над плоскостью примерно на 2 - 2,5 мм. Увеличение этой величины не оправдано, а уменьшение приведет к откалыванию частей втулки при попытке ввести ролик во втулку.
11. При засверлении заходного отверстия под ролик следует руководствоваться следующим правилом.
Центр отверстия располагают на линии, проходящей через оси втулок вдоль головки блока со стороны седел.

12. После засверления заходного отверстия необходимо тщательно прочистить втулку ершиком.
13. Установить ролик?155 в проходной стебель согласно инструкции. Смазать его каплей масла. Закрепить проходной стебель на ключе для вращения и установить проходной стебель во втулке таким образом, чтобы ролик попал в заходное отверстие.
14. Если стебель с роликом? 155 проходит сквозь втулку, следует взять ролик?165 и повторить операцию. Если и в этом случае проходной стебель проходит сквозь втулку, необходимо взять ролик следующего размера.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Никогда не переставляйте ролик через размер. В этом случае возможна поломка инструмента и втулки.
Плавным движением начинайте вращать ключ по часовой стрелке. Если вы чувствуете некоторое усилие при вращении, это значит, что процесс накатки проходит успешно.
15. Как показывает практика, на проход можно проходить втулки вплоть до ролика?175. Ролик? 185 может "отстрелить" посадочное место под маслосъмный колпачок. Это более вероятно для втулок из чугуна и металлокерамики. В этом случае придется перепрессовывать направляющую втулку, а головках без запрессованной направляющей втулки придется, в худшем случае, изготавливать специальный инструмент для разворачивания посадочного места под втулку (FORD).
16. После прохода роликом необходимо проконтролировать результат, вставив клапан в отверстие. Если клапан погрузился на величину засверления заходного отверстия, это значит, что втулка задавлена и необходимо развернуть отверстие разверткой, обеспечивающей тепловой зазор. Если клапан остановился в середине втулке, это означает, что втулка сильно разбита и требует дальнейшего восстановления.
17. Особое внимание следует уделять чистоте отверстия при работе с чугунными и металлокерамическими втулками. Продукты резания от развертки могут препятствовать прохождению ролика и вызвать поломку инструмента!
18. Работа по восстановлению втулки считается законченной, когда после прохождения разверткой и тщательной очистки отверстия люфт клапана во втулке будет соответствовать требованиям завода изготовителя и будет одинаков как в продольном, так и в поперечном к оси головки направлении. Есть поговорка: "Глаз не видит, руки слышат". Это относится к люфту. Следует помнить, что при одинаковом зазоре более длинная втулка будет иметь меньший люфт, чем короткая.


Если перепрессовка втулки неизбежна, то сначала необходимо подготовить инструмент. В него входит:
Надежная массивная опора для оперативного закрепления головки блока от перемещений в вертикальной и горизонтальной плоскостях, которая обеспечит сохранность шпилек.
Кувалда 2 кг или пресс.
Оснастка для выпрессовки и запрессовки втулки данного типоразмера и проставки.
Термошкаф до 150°С.
Рукавицы брезентовые.
Штангенциркуль с глубиномером.
Масло.
Специальный состав для охлаждения втулок, например, "жидкий азот" или "сухой лед".
Термос для охлаждения втулок.
Пинцет.
Микрометр 0 - 25 мм.
Развертки, обеспечивающие обработку отверстий под запрессовку с требуемым натягом. Допускается применение регулируемых разверток.
Подразумевается, что втулки для запрессовки качественные, т.е. соответствуют нужным размерам и выполнены из требуемых материалов.


Перед перепрессовкой втулок необходимо:
1. Поместить головку блока в термошкаф и равномерно нагреть до температуры около 90...100°С. (для большинства двигателей)
2. Защитив руки брезентовыми рукавицами, перенести головку блока на рабочее место и закрепить ее седлами вверх.
3. Если на втулке отсутствуют упорные буртики или кольца, штангенциркулем замерить выступание втулки со стороны маслосъемного колпачка над опорной плоскостью для пружин. Это значение необходимо записать и зафиксировать на штангенциркуле.
4. С помощью оправки и кувалды или пресса удалить втулку.
5. Дать время для остывания головке естественным образом.
6. Замерить наружный диаметр направляющей втулки и внутренний диаметр посадочного отверстия. Разница этих значений должна обеспечить натяг в большинстве случаев 0,05 - 0,07 мм.
7. Если применяется втулка ремонтного размера, необходимо развернуть посадочное отверстие под эту втулку с обеспечением требуемого натяга.
8. Повторить операцию по нагреву головки блока. За 3 - 5 минут до запрессовки положить в термос втулки и охладить их.
9. После нагрева смазать маслом отверстия под втулки.
10. Пинцетом достать втулку из контейнера, насадить ее на оправку для запрессовки.
11. Забить или запрессовать втулку на требуемую глубину, отмечая усилие запрессовки. Оно не должно быть чрезмерно слабым или сильным. Если значения натяга было правильным, этих проблем быть не должно.
12. Охладить головку блока естественным образом.
13. Развернуть втулки разверткой, обеспечивающей требуемый тепловой зазор между втулкой и стеблем клапана.