10 причин неисправностей механизма газораспределения

10 причин неисправностей механизма газораспределения

Кулачки, кулачки, кулачки… Если распредвалы и ломаются, то чаще всего причина поломки не в материале, из которого они сделаны, а повреждения или дефекты других деталей газораспределительного механизма. Например – толкателей клапанов или клапанных пружин. Понимание особенностей работы механизма газораспределения очень важно для надежной и долгой работы отремонтированного двигателя. Ниже мы перечислим 10 вещей, о которых нужно подумать, прежде чем ругать качество распредвала или толкателей клапанов.

 1_1

Поврежденные кулачки распредвала и торцы толкателей.

 1. Замыкание клапанной пружины

Чем дольше работает клапанная пружина, тем больше она «осаживается». Т. е. со временем уменьшается расстояние между витками пружины – и она становится короче. Поэтому на свежесобранном моторе может случиться и такое – когда пружина при полном ходе клапана сожмется полностью (между витками не остается зазоров) и она превратится в жесткую трубку. Если ее длина в таком состоянии окажется больше, чем полный ход клапана, то она помешает клапану открываться. Это приведет к изгибу стержней клапанов или, даже, к поломке клапана и вмятинам на поверхности кулачков. Чтобы этого не произошло – надо проверять длину клапанных пружин в свободном состоянии. Обычно этот параметр указывают в руководстве по ремонту. Если же такую информацию найти не удалось, то можно воспользоваться следующей формулой (ее нетрудно понять, если вы мыслите технически):

L1 - Ht х (a/b) - s1 + s2=L2

Где
L1 – монтажная длина пружины.

Ht – подъем кулачка

а/b – соотношение длин плеч коромысла (если коромысло есть в приводе клапана)

s1 – зазор «безопасности» (или суммарное расстояние между витками полностью сжатой пружины).

s2 – тепловой зазор в приводе клапана.

L2 – длина сжатой пружины (при полном открытии клапана)

То есть из длины пружины мы вычитаем величину, на которую ее сожмет толкатель, и добавляем зазоры в приводе клапанов.

Результат должен быть больше длины пружины в полностью сжатом состоянии, которая указана в руководстве по ремонту. Если получилось меньше, у вас будут проблемы.

Зазор «безопасности» обычно составляет около 1,5 мм, хотя в некоторых современных двигателях он может варьироваться от 0,4 до 3,0 мм.

Полное замыкание пружины – вредное явление, которое может привести к истиранию кулачков распредвала и повреждению других деталей.

2_1

Расстояние между тарелкой клапанной пружины и маслосъемным колпачком должно быть больше, чем полный ход клапана.

 2. Удар тарелки клапанной пружины по маслосъемному колпачку

Замыкание витков превращает пружину в жесткую трубку и мешает нормальному перемещению клапана. К подобному эффекту может привести столкновение тарелки клапанной пружины с маслосъемным колпачком. Расстояние от верхней части маслосъемного колпачка до нижней части тарелки клапанной пружины всегда должно быть больше, чем ход (подъем) клапана, иначе удара не избежать. Надо сказать, что это очень распространенная причина быстрого повреждения распредвала.

Если это расстояние все-таки слишком мало, то, в качестве крайней меры, может помочь припиливание тарелки. Но гораздо лучше – просто заменить старую клапанную пружину новой.

 3. Неправильная работа привода клапанов

Газораспределительный механизм (ГРМ) двигателя представляет собой сложную систему синхронизированных деталей, работающих с высокими скоростями и с большими нагрузками. Любое слабое звено или несогласованная работа его элементов может привести к тому, что детали превратятся в металлолом. Часто виновниками являются старые клапанные пружины. Убедитесь, что они соответствуют техническим условиям на двигатель.

Другое «слабое звено» - штанги толкателей (если распредвал расположен в блоке цилиндров – как на моторах ЗМЗ-402). Они - самые длинные детали в приводе клапанов и, обычно, гнутся первыми. Если клапанная пружина слишком слаба, то повышение давления в цилиндре заставляет клапан закрываться и это вызывает изгиб штанги. Поэтому штанги должны быть достаточно прочными (толстыми), чтобы выдерживать максимальную нагрузку при любых оборотах. Слишком большой зазор в приводе клапанов, или «зажатые» толкатели, также могут привести к повреждению. От этого зависит свободный ход деталей перед контактом. Слишком большие зазоры в приводе ведут к жесткому (ударному) соприкосновению деталей.

 4. Отключение зажигания ограничителем оборотов

«Докрутил мотор до отсечки» может звучать круто, но срабатывание ограничителя оборотов плохо сказывается на приводе клапанов.

Повышенное давление в цилиндре пытается закрыть открытый клапан, и это давление передается на все имеющиеся детали привода клапанов -- пружину, коромысло, штангу, толкатель и кулачок. Не лучшим образом сказываются и огромные инерционные нагрузки на детали привода клапанов, характерные для высоких оборотов ДВС.

Неблагоприятные эффекты такого рода хорошо можно видеть при испытаниях двигателя на моторном стенде. Поэтому можно сделать вывод, что держать обороты ДВС подальше от красной зоны тахометра, чтобы не сработал ограничитель – хорошая идея для продления срока службы двигателя.

 5. Неправильная очистка гидротолкателей

Загрязнение является основной причиной отказа гидротолкателей клапанов. Поскольку в гидротолкателях циркулирует масло, протекающее через очень тонкие каналы, то посторонние частицы в масле могут вызвать нарушения в их работе. Засоренные каналы могут остановить циркуляцию масла и вызвать чрезмерный шум при работе привода клапанов.

При монтаже толкателей убедитесь, что головка блока (или блок цилиндров) и все масляные каналы чистые настолько, насколько возможно. Осмотрите толкатели на наличие повреждений во время транспортировки и промойте их чистым бензином для удаления остатков производственных загрязнений. После тщательной очистки замочите их в моторном масле, чтобы перед все поверхности были смазаны.

 6. Загрязнение моторного масла

Двигатель никогда не бывает «слишком чистым» для сборки. Полноценная очистка крупногабаритных деталей и узлов, таких как блок цилиндров, требует времени и специализированного оборудования, такого как специальная мойка. Но и при этом, иной раз приходится использовать и ершики для бутылок. Зачастую причиной отказов двигателя оказываются скопления продуктов износа в свежем моторном масле. Подобное обычно случается после плохой очистки деталей и узлов.

Продукты износа, сажа и прочие загрязнения накапливаются во всех масляных каналах, особенно в тех двигателях, где отказала (или сломалась) какая-то деталь. Они прячутся во всех углах и закоулках, а простая продувка сжатым воздухом может еще больше спрессовать накопившиеся отложения. Все детали и узлы должны быть тщательно промыты и очищены до полного удаления следов загрязнений. Все заглушки в блоке цилиндров, головке блока и коленчатых валах должны быть удалены (даже если их надо выворачивать или высверливать), а каналы очищены самым тщательным образом. Такая мера обеспечит доступ ко всем критическим точкам, где обычно собираются загрязнения. Не ленитесь ополоснуть и толкатели, даже если они новые.

Все детали - кулачки, толкатели и втулки – разделяет микроскопическая пленка масла, которая предотвращает их износ. Любые загрязнения или частицы, которые попадают в это масло, мгновенно становятся абразивом, который быстро разрушает поверхности деталей или застревают в зазорах между ними. Если грязь забьет масляный канал, то подшипник или гидротолкатель вскоре откажут. В первую очередь это касается частиц силикона, отрывающихся от прокладок или попадающих внутрь блока цилиндров или головки блока при выдавливании из стыков избытка герметика.

Подводя итог – если вы хотите, чтобы распредвал и толкатели проработали долго, они должен быть чистыми, чистыми и еще раз чистыми!

 7. Недостаточная смазка или перегрев масла

Правильная смазка является ключом к продлению жизни кулачка и толкателя.

«Четыре Н надлежащей смазки» – это Нужное масло, в Нужном месте, в Нужное время и в Нужном количестве. При нормальной работе двигателя температура масла держится на одном уровне. Повышение температуры масла обычно является результатом механических помех или иных проблем, которые ухудшают теплоотвод – таких, как заклинивание толкателя или засоренный масляный канал.

Противоизносным присадкам, на основе диалкилдитиофосфата цинка (ZDDP), для высвобождения молекул цинка и образования защитного фосфатного покрытия требуется определенный диапазон температур и давления. При избытке тепла химическая реакция, с образованием защитной пленки, не происходит. Т. е. добавки просто не работают, мало того – они способствуют деструкции масла, снижению его способности разделять контактирующие поверхности и ускоряют процесс износа и разрушения.

Низкое давление масла не обеспечивает достаточной толщины масляного слоя между движущимися частями. Детали, находящиеся в контакте, при взаимном трении выделяют больше тепла и быстрее изнашиваются. Есть хорошее эмпирическое правило – давление масла должно быть пропорционально оборотам – минимум 0,7 ат на каждые 1000 об/мин. Для высокооборотного мотора целесообразно использовать масляный насос повышенной производительности.

 8. Неправильная приработка плоских толкателей

Необходимость точного прилегания и высокое давление клапанной пружины делают распредвалы, работающие с плоскими толкателями, «звездой» по части неисправностей кулачков. И самый прямой путь к серьезным проблемам – неправильно проведенный процесс приработки (обкатки).

Поскольку плоские толкатели представляют собой металлические цилиндры, дно которых контактирует непосредственно с поверхностью кулачка, важно использовать специальное масло для приработки. Даже в современных моторных маслах для обычной эксплуатации не хватает нужных присадок, чтобы противостоять повышенному износу в процессе приработки. Только специальное «обкаточное» масло содержит нужное количества цинка и фосфора для защиты интенсивно изнашивающихся, при обкатке, поверхностей.

Помимо специального масла, есть еще несколько моментов, которые обычно упускают из виду.

Толкатели работают в тесном контакте с кулачками и эти детали прирабатываются друг к другу индивидуально. Поэтому никогда не используйте повторно старые толкатели с новым распредвалом, а при сборке двигателя со старым распредвалом обязательно устанавливайте толкатели в прежнем порядке.

При сборке после ремонта смажьте все контактные поверхности специальной сборочной смазкой, предварительно тщательно очистив детали.

Заправьте систему смазки свежим маслом и проверните коленвал вручную несколько раз, чтобы быть уверенным, что все каналы заполнены маслом.

Проверьте установку фаз газораспределения и опережения зажигания. Заполните карбюратор (если он есть) и топливный насос для быстрого запуска. Нормально собранный двигатель должен запускаться быстро и работать на средней частоте 2000–2500 об/мин, чтобы масло хорошо распределялось в механизме газораспределения. Прокрутка стартером или работа на холостых оборотах не обеспечит достаточно интенсивную смазку ГРМ. А это ведет к повышенному износу поверхностей при обкатке. Если двигатель не запустился в первые минуты, прекратите попытки и разберитесь, почему он не работает.

Для обкатки двигатель должен проработать в течение 20–30 минут, при этом надо плавно менять обороты между 1500 и 3800. Если ДВС заглохнет, немедленно запустите снова, чтобы подача масла не прерывалась.

После обкатки замените масло и фильтр. Смените масло и фильтр еще раз, уже на автомобиле - через 500 км пробега.

 9. Неправильное масло для приработки роликовых толкателей.

Загрязнение моторного масла мелкими частицами – основная причина поломки игольчатых подшипников в роликовых толкателях. Повреждение при обкатке плоского толкателя обычно заметно сразу, а вот неудачно обкатанный роликовый толкатель и кулачок распредвала могут проработать несколько тысяч километров до того, как полностью выйдут из строя. Предотвратить это помогут соблюдение всех процедур и «правильное» масло.

Основная задача масла для обкатки – не допустить появления продуктов износа – мелкой металлической стружки, которая губительна для игольчатых подшипников, на которых установлены ролики.

Специальное масло, подобное тем, которые некоторыми производителями смазочных материалов, содержит специальные присадки (ZDDP). Они создают противоизносную пленку для заполнения микроскопических неровностей на поверхности роликов и игольчатых подшипников. Такие сглаженные поверхности выдерживают большие нагрузки.

 4_1

Результат того, что толкатель не имел возможности вращаться

 10.Проблемы с механикой

Иногда упускают из виду несоответствие характеристик разных деталей. При создании форсированных двигателей подход «взять готовое и подогнать по месту» дает возможность некоторых нестыковок, которые приводят к повышенному трению. Тщательно осмотрите штанги и коромысла на наличие признаков контакта. Геометрию рычагов и длину штанги надо проверить с точки зрения правильной стыковки и траектории движения.

Убедитесь, что все детали перемещаются свободно, в частности – коромысла не цепляются ни за какие элементы в головке блока цилиндров. Прикрутить клапанную крышку на место – последнее по важности дело в случае механизма газораспределения, сначала надо удостовериться, что внутри все работать идеально, и сама крышка ничему не мешает.

Если вы используете детали повторно – проверьте их все на износ. Убедитесь, что круглые детали по-прежнему круглые, а все отверстия, имеют нужный размер. Увеличившийся из-за износа диаметр отверстия под толкатель приведет к его колебаниям и это, возможно, будет иметь самые катастрофические результаты. Убедитесь, что все старые и новые детали сочетаются друг с другом и имеют параметры, соответствующие спецификации.

Проверьте осевой и радиальный люфты распределительного вала там, где это необходимо, а также форму и положение кулачков. В некоторых случаях кулачки не дают толкателям возможности для вращения.

 3_3

Поврежденные роликовые толкатели

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Правильная сборка или модернизация двигателя непростая работа, требующая точности и аккуратности. Есть много моментов, в которых что-то может пойти не так. Двойная проверка спецификаций и строгое соблюдение технологии сборки в конечном итоге экономит время. Не торопитесь с выводами – хотя сами распредвалы могут быть неисправными, обычно проблемы с газораспределением возникают по другим причинам.

 

Фланнери

Брэндон Фланнери – автомобильный журналист, всю жизнь увлечен механизмами и написанием текстов. Почти 20 лет он пишет для Rod & Kulture, Goodguys Rod & Custom, American Tri-Five Assotiation (объединяет любителей Chevrolet 1955, 1956 и 1957 модельных годов), COMP Performance Group и Xceleration Media.

 

Комментарии
Здесь еще никто не оставлял комментариев. Вы можете быть первым