При ремонте или форсировании двигателя остро стоит вопрос сохранения или повышения ресурса отдельных узлов и деталей, на которые при форсировании увеличивается нагрузка.
Одной из таких наиболее проблемных деталей двигателя является направляющая втулка клапана.
Серийные втулки для восьмиклапанных двигателей ВАЗа делаются из специального чугуна, который, к сожалению, не отличается высокой стойкостью к износу. Серийные втулки ВАЗа грешат плохой геометрией, и на многих моторах к пробегу 30-40 тыс. км люфт клапана вследствие износа превышает все разумные допуски, а при работе мотора прослушивается характерный клапанный стук. Качество выделки и геометрия головок для двигателей Оки еще хуже, особенно это видно по головкам конца 90-х годов.
И только на двигателе 2112 (16 клапанов) серийно устанавливаются втулки из латуни (Лс65), имеющие больший срок службы, чем чугунные.
Чем же заменить ненадежные чугунные втулки? Ответ найден давно - специальные направляющие втулки из бронзовых сплавов. Для направляющих втулок не всякая бронза подойдет, а лишь несколько сортов, специально подобранных и испытанных в автоспорте.
Плюсы бронзовых втулок следующие:
Лучший теплоотвод от стержня клапана и передача тепла в алюминиевое тело головки, высокая стойкость к износу, отличная совместимость со стальными и хромированными клапанами, меньшая требовательность к количеству масла, попадающего на стержни клапанов.
Специалисты по ремонту ГБЦ так же отмечают важную особенность бронзовых втулок - материал достаточно пластичен, не раскалывается, как чугунная втулка, а следовательно, риск раскалывания втулки (появления трещины) при ее запрессовке, или экстремальных режимах работы двигателя, сводится к нулю.
Для двигателей ВАЗ 2108\2110 освоен выпуск втулок двух типов - для стержня клапана диаметром 8 мм и для клапанов с диаметром стержня 7 мм. Второй тип втулок для семейства двигателей 2108 имеет серийный наружный диаметр, внутренний - 7 мм, а маслосъемные колпачки применяются от 16 клапанного двигателя 2112. Комплект таких втулок показан на фото ниже. Данные втулки применяются при экстремальном тюнинге двигателя с клапанами 40x34.
Бронзовые втулки клапанов с 7 мм стержнем
Бронзовые втулки 2108 так же применяются в двигателях Оки. Кроме того, допустимо применять данные втулки на двигателях семейства ВАЗ "классика".
Опробован так же экономичный вариант, когда бронзовые втулки применяются только на выпускных клапанах, а для впускных клапанов - качественные импортные чугунные направляющие. Такая комбинация оправдана не только экономией, но и увеличением общего ресурса ГБЦ при обычном ремонте головки, ведь выпускные направляющие втулки - наиболее нагруженные.
- Клапаны, вынутые из направляющих втулок головки цилиндров, тщательно промыть и очистить от нагара и лаковых отложений. Для временного хранения очищенные клапаны вставить стержнями в отверстия специальной деревянной подставки. Также тщательно промыть и очистить от нагара и лаковых отложений головку цилиндров.
- Измерить стержни клапанов и их направляющие втулки в нескольких плоскостях и сечениях для определения степени их износа. Новые детали имеют следующие размеры: диаметр штока выпускного клапана 7,925-7,937 мм, диаметр штока впускного клапана 7,955-7,967 мм, диаметр отверстия направляющей втулки клапана 7,992-8,022 мм. Если износ стержня клапана превышает 0,02 мм, то клапан следует выбраковать. Если износ направляющей втулки превышает 0,08 мм, то втулку необходимо заменить.
- Измерить диаметральный зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой, укрепив на головке цилиндров индикатор со шкалой, имеющей цену деления в 0,01 мм.
Рис. Основные размеры клапанов и направляющей втулки:
1 - направляющая втулка клапана; 2 - впускной клапан; 3 — выпускной клапан
Рис. Измерение диаметрального зазора между стержнем клапана и направляющей втулкой
При измерении зазора клапан должен быть выдвинут из направляющей втулки так, чтобы торец его стержня был заподлицо с торцом направляющей втулки. При покачивании клапана в направлении к индикатору и обратно индикатор укажет значение диаметрального зазора между стержнем клапана и направляющей втулкой, увеличенное в 2,8 раза. Зазор не должен превышать 0,1 мм для впускного и 0,15 мм для выпускного клапана.
Величина диаметрального зазора является критерием для решения вопроса о целесообразности дальнейшего использования в двигателе данного клапана и его втулки. В ряде случаев для обеспечения указанных выше зазоров или приближения к зазорам нового двигателя может потребоваться замена клапана или направляющей втулки, либо замена обеих этих деталей одновременно.
Двигатель. Часть 2. Подготовка и начало работ.
Двигатель. Часть 3. Стапель и разборка ГБЦ.
В предыдущей части мы подготовили ГБЦ нашего "Рыжика" к мех.обработке.
Но сперва нужно кое-что прояснить. Дело в том, что у нас нет шаровых фрез для расточки каналов. Также нет инструментов для качественной прирезки сёдел. Нет даже развёртки для направляющих.
Ради разового ремонта покупать эти дорогие инструменты не было смысла, поэтому для выполнения этих работ пришлось прибегнуть к помощи мастеров.
С расточкой каналов нам помог Юрий "Интервент" . Расточил впуск на 33 мм, выпуск на 30 мм (седло 28 мм):
Также он расточил впускной коллектор с прокладкой и подогнал их под каналы ГБЦ. Впрочем, об этом мы ещё расскажем отдельно.
Прежде чем отдать ГБЦ на последующую шлифовку и прирезку, нужно вначале решить вопрос с направляющими втулками клапанов (2101-1007033). Ведь для прирезки сёдел нужны уже запрессованные направляющие, и чтобы не возить ГБЦ дважды, лучше сразу о них побеспокоиться.
Чтобы выбрать втулки, давайте вначале определимся с их материалом:
1) Чугун - готовые стоковые направляющие от 2101 или вариант с 2108 - производства SM, AMP, АвтоВАЗ.
2) Латунь - готовые направляющие производства АвтоВАЗ
3) Металлокерамика - взять готовые втулки от ЗМЗ или иномарок и переточить под вазовскую;
4) Бронза - купить готовые "кооперативные" втулки (amag и т.п.) или выточить на заказ из своей бронзы.
Нетрудно догадаться, что варианты с бронзой и металлокерамикой - самые интересные. Причём, бронза не уступает металлокерамике. Вот цитата из статьи Александра Хрулёва , автора известной книги «Ремонт двигателей зарубежных автомобилей»:
"…изготовленные из бронзы направляющие можно без каких-либо негативных последствий устанавливать взамен металлокерамических, которые широко применяются на двигателях американского и японского производства. По крайней мере, после пробега в 80-100 тыс. км никаких проблем с отремонтированными таким образом моторами не отмечалось.
"
Решено - ставим бронзовые направляющие! Где же их взять?
Покупка готовых втулок - дело опасное. Нет гарантии, что производитель не использовал более дешёвый материал (особенно это касается втулок из дорогих бронз).
Да и при изготовлении своих втулок всегда можно чётко соблюсти размер под конкретную ГБЦ и конкретные клапана. Да и форму можно им придать получше.
Поэтому мы выбрали наиболее безопасный вариант - сами купили бронзу и отдали её проверенному токарю.
Какую бронзу выбрать? Давайте прикинем по имеющейся оценочной информации:
1) БрОС, БрОЦС - оловянные бронзы. Дешёвые и мягкие. Использовать можно, но не очень желательно. Разве что БрОЦС5-5-5 можно поставить на впуск.
2) БрАЖ-9-4 - алюминиевая бронза. Распространённый рабочий вариант. Средняя цена, приемлемые свойства.
3) БрБ2 - бериллиевая бронза. Пожалуй, самый лучший вариант, но и самый дорогой. У нас не спорт-мотор, поэтому Брб2 для нас всё же чересчур.
4) БрКМЦ3-1 - кремнисто-марганцевая бронза. Некоторые считают её лучшей альтернативой бериллиевой бронзе.
Мы остановили свой выбор на БрКМЦ3-1. По этому поводу опять цитируем Хрулёва:
"…Помимо БрБ2 для направляющих втулок можно использовать существенно более дешевую и доступную бронзу БрКМЦ. Это также проверенный и хорошо зарекомендовавший себя вариант. Кстати, этот сплав был специально разработан у нас в отечестве именно для подобных целей. Обе эти бронзы можно применять для втулок и впускных, и выпускных клапанов, которые, как известно, работают в разных температурных режимах и условиях смазки. Явных ограничений по ресурсу изготовленных из них деталей не наблюдалось.
"
Вес нашего прутка получился 1.306 кг, и калькулятор показал, что плотность купленной нами бронзы соответствует плотности бронзы БрКМЦ. Не обманули, значит! :)
Направляющие решили изготовить с обтекаемыми формами, чтобы меньше препятствовать движению топливно-воздушной смеси в каналах:
Разумеется, втулка на выпуске немного длиннее.
Если интересно, после изготовления направляющих у нас остался вот такой кусочек бронзы: :)
Теперь когда с направляющими разобрались, можно заняться самой головкой. Везём ГБЦ нашего "Рыжика" на дальнейшую мех.обработку. Эти работы мы поручили .
Было сделано:
1) фрезеровка поверхности ГБЦ примерно на 0.4 мм и шлифовка:
На фото показаны уже притёртые сёдла.
На впускном седле (справа на фото) 30-градусная внешняя фаска оказалась меньшей, т.к. клапана и так уже просажены примерно на 0.5 мм. Ширина рабочей 45-градусной фаски около 1 мм.
3) Развёртка направляющих под наши клапана. Тепловой зазор соблюдаем строго: 2.5 сотки впуск, 4.5 сотки выпуск.
Маслосгонные канавки во втулках не делали - ребята с Патона заверили, что с этой бронзой и зазорами они не нужны.
Всё вроде бы получилось замечательно, но с направляющими клапанов вышло одно осложнение. Дело в том, что стопорные кольца токарь выточил на самих направляющих, а глубина запрессовки их в ГБЦ - разная. Видимо, это связано с особенностями литья самой ГБЦ.
