Автомобиль / Силовая установка / Двигатель внутреннего сгорания / Механическая часть двигателя / Газораспределительный механизм / Направляющие клапанов

Направляющие клапанов

Направляющие клапанов - это цилиндрические втулки в головке блока цилиндров, внутри которых перемещаются стержни впускных и выпускных клапанов. Направляющая удерживает клапан в правильном положении относительно седла, ограничивает его боковое перемещение, обеспечивает стабильное закрытие и отводит часть тепла от стержня к головке блока.

Образец правильного английского перевода: направляющие клапанов - Valve Guides; направляющая клапана - Valve Guide; втулка направляющая клапана - Valve Guide Bushing; стержень клапана - Valve Stem; зазор между стержнем и направляющей - Valve Stem-to-Guide Clearance; внутренний диаметр направляющей - Valve Guide Bore; развертывание направляющей - Valve Guide Reaming; хонингование направляющей - Valve Guide Honing; замена направляющей - Valve Guide Replacement; ремонтная втулка - Valve Guide Liner; соосность направляющей и седла - Valve Guide-to-Seat Concentricity.

Направляющую необходимо отличать от колпачка маслосъемного клапана. Колпачок регулирует поступление моторного масла на стержень, а направляющая механически поддерживает клапан и определяет его положение относительно седла. Замена маслосъемного колпачка не устраняет чрезмерный люфт в изношенной направляющей.

Направляющая также не является седлом клапана. Седло образует герметичный контакт с фаской тарелки, а направляющая задает ось движения клапана. После замены втулки часто требуется повторная обработка седла, поскольку изменение оси влияет на концентричность контакта.

Для ремонта могут потребоваться направляющие клапанов, клапаны впускные, клапаны выпускные, колпачки маслосъемные клапанов, шайбы регулировочные клапанов, коромысла и толкатели клапанов, масло моторное, фильтр масляный, измерительный инструмент и оборудование для СТО.

Главный принцип: правильный ремонт направляющих определяется не ощущением люфта рукой, а измеренным зазором между конкретным стержнем и конкретной направляющей. После замены втулки необходимо проверить ее внутренний диаметр, высоту установки, соосность с седлом и герметичность клапана.

Не устанавливайте новые маслосъемные колпачки без проверки люфта клапанов в направляющих.
Не оценивайте зазор только по боковому качанию клапана без установленного положения измерения.
Не применяйте универсальные допуски для всех двигателей, материалов и впускных или выпускных клапанов.
Не запрессовывайте направляющую в холодную головку случайным ударным инструментом.
Не опирайте оправку на тонкий край или рабочую поверхность направляющей.
Не устанавливайте втулку без контроля наружного диаметра, натяга посадки и ремонтного размера.
Не оставляйте направляющую без окончательного развертывания или хонингования, если этого требует конструкция.
Не обрабатывайте седло до завершения установки и калибровки направляющей.
Не используйте клапан с погнутым, поцарапанным или изношенным стержнем в новой направляющей.
Не запускайте двигатель до проверки клапанных зазоров, механических фаз и свободного движения всех клапанов.

Назначение направляющих клапанов

удерживают стержень клапана на заданной оси;
направляют клапан при открытии и закрытии;
обеспечивают повторяемый контакт фаски клапана с седлом;
ограничивают радиальное перемещение тарелки;
воспринимают боковую нагрузку от коромысла, толкателя или кулачка;
отводят тепло от стержня к головке блока;
поддерживают правильную работу маслосъемного колпачка;
помогают сохранять стабильный клапанный зазор;
предотвращают перекос и заклинивание клапана;
поддерживают герметичность камеры сгорания через правильную геометрию клапана и седла.

Расположение направляющей

Втулка запрессована или сформирована непосредственно в головке блока. Ее нижняя часть выходит во впускной или выпускной канал, а верхняя располагается под клапанной пружиной и комплектом уплотнений стержня клапана.

Стержень клапана проходит через направляющую. Со стороны камеры сгорания находится тарелка клапана, а сверху - канавки сухарей, тарелка пружины и элемент привода клапана.

Устройство направляющей

точное цилиндрическое внутреннее отверстие;
наружная посадочная поверхность;
фаска для начального входа стержня;
монтажная фаска для запрессовки;
посадочная часть под маслосъемный колпачок;
буртик или стопорное кольцо в отдельных конструкциях;
установленная длина выступания в канал и над головкой;
смазочный профиль или микрорельеф внутренней поверхности.

Некоторые головки имеют сменные направляющие. В других двигателях отверстие выполнено непосредственно в материале головки либо применяется тонкостенная ремонтная вставка.

Материалы направляющих

Направляющие чугунные

Чугун обладает хорошей износостойкостью, удерживает масляную пленку и применяется во многих серийных двигателях. Материал и твердость должны соответствовать стержню клапана.

Направляющие бронзовые

Бронзовые сплавы хорошо отводят тепло и могут обеспечивать низкое трение. Они требуют точного зазора, поскольку тепловое расширение отличается от чугуна и материала головки.

Направляющие порошковые и металлокерамические

Пористая структура может удерживать моторное масло. Такие детали имеют установленный состав и технологию обработки, поэтому их нельзя заменять произвольной втулкой похожего размера.

Направляющая интегрированная

В некоторых конструкциях отдельной массивной втулки нет. Для ремонта применяют тонкостенный вкладыш, специальную механическую обработку или замену головки блока.

Впускные и выпускные направляющие

Направляющие впускного и выпускного клапанов могут выглядеть одинаково, но работают при разной температуре. Выпускной клапан передает втулке значительно больше тепла.

Различия могут включать:

материал сплава;
длину втулки;
наружный диаметр;
внутренний диаметр после обработки;
высоту установки;
форму нижней части в канале;
посадку маслосъемного колпачка;
допустимый рабочий зазор;
наличие стопорного кольца или буртика.

Переставлять впускные и выпускные направляющие местами можно только при прямом подтверждении каталога и сервисной документации.

Зазор между стержнем и направляющей

Между стержнем клапана и внутренней поверхностью направляющей должен оставаться установленный рабочий зазор. Он необходим для:

создания тонкой масляной пленки;
компенсации теплового расширения;
свободного движения клапана;
отвода тепла;
предотвращения заклинивания.

Слишком малый зазор может вызвать заклинивание после прогрева. Слишком большой зазор приводит к боковому перемещению клапана, нарушению контакта с седлом, поступлению масла, быстрому износу колпачка и нестабильной работе газораспределительного механизма.

Допуск зависит от диаметра стержня, материала клапана и направляющей, температуры, впускного или выпускного расположения и конструкции двигателя. Значение берут из документации производителя.

Отвод тепла

Эта функция особенно важна для выпускного клапана. Когда клапан закрыт, большая часть тепла передается через тарелку к седлу. Во время движения часть тепла проходит через стержень к направляющей и далее к головке блока.

Чрезмерный зазор уменьшает площадь теплового контакта. Недостаточный зазор может нарушить масляную пленку и вызвать прихватывание стержня.

Смазка стержня клапана

К верхней части направляющей поступает моторное масло из клапанного механизма. Колпачок маслосъемный клапана должен не полностью удалять масло, а дозировать тонкую пленку.

Нарушение смазки возможно из-за:

загрязненного моторного масла;
масляного шлама в головке блока;
несоответствующего материала колпачка;
слишком плотной посадки стержня;
перегрева;
нагара на стержне;
неправильной геометрии направляющей;
применения поврежденного клапана.

Причины износа направляющих

естественный механический износ;
большой пробег двигателя;
недостаточная или загрязненная смазка;
перегрев головки блока;
неправильный клапанный зазор;
погнутый стержень клапана;
перекошенное седло клапана;
боковая нагрузка от изношенного коромысла;
несоосность толкателя и клапана;
чрезмерное усилие клапанной пружины;
контакт клапана с поршнем;
ошибки предыдущего ремонта ГБЦ;
неправильное развертывание или хонингование;
клапан с несоответствующим диаметром стержня;
абразивные частицы после механической обработки.

Типичные неисправности

увеличение внутреннего диаметра;
овальность отверстия;
конусность по длине;
локальный износ в зоне максимальной нагрузки;
царапины и задиры;
трещина направляющей;
ослабление посадки в головке блока;
смещение втулки по высоте;
скол нижней части;
закоксовывание внутреннего отверстия;
заклинивание стержня;
нарушение соосности с седлом;
неправильная высота установки;
повреждение посадки маслосъемного колпачка.

Признаки износа

синее облако после холодного запуска;
синий дым после продолжительной работы на холостом ходу;
дым после торможения двигателем;
увеличение расхода моторного масла;
масляный нагар на клапанах и свечах;
повторное поступление масла через новые сальники клапанов;
цоканье или неравномерный шум клапанного механизма;
нестабильный клапанный зазор;
снижение компрессии;
пропуски сгорания;
неровный холостой ход;
потеря мощности;
прогар фаски клапана;
заклинивание клапана после прогрева;
следы неравномерного контакта на седле.

Один признак не доказывает неисправность направляющих. Синий дым также вызывают поршневые кольца, турбокомпрессор, вентиляция картера или чрезмерный уровень масла. Низкая компрессия может быть связана с седлами, клапанами, кольцами, прокладкой ГБЦ или фазами.

Синий дым и расход масла

При увеличенном зазоре стержень перемещается в сторону, а рабочая кромка маслосъемного колпачка не может стабильно его охватывать. Масло проходит во впускной или выпускной канал и поступает в камеру сгорания.

Диагностическими признаками могут быть:

дым после продолжительной стоянки;
дым после работы на холостом ходу;
дым после длительного движения без нажатия акселератора;
масляные отложения на одном клапане или цилиндре;
быстрый повторный износ нового колпачка;
нормальная компрессия при заметном расходе масла.

Для уточнения причины применяют анализ цвета выхлопного дыма, осмотр свечей, эндоскопию, проверку вентиляции картера и турбокомпрессора.

Связь с прогаром клапана

Чрезмерный люфт не позволяет тарелке клапана каждый раз садиться на одну ось. Контактная полоса становится неравномерной, клапан хуже передает тепло к седлу и теряет герметичность.

Возможные последствия:

локальный перегрев фаски;
питтинг седла;
неравномерная ширина контакта;
утечка газов при сгорании;
прогар клапана;
потеря компрессии;
повреждение катализатора из-за пропусков сгорания.

Заклинивание клапана

Слишком малый зазор, задиры или нагар ограничивают движение стержня. После прогрева он расширяется, и клапан может зависнуть в открытом положении.

Причины:

неправильно развернутая новая направляющая;
несоответствующий ремонтный размер;
перекос втулки;
погнутый клапан;
нагар на стержне;
перегрев;
отсутствие масляной пленки;
несовместимость материалов;
абразивные частицы после ремонта.

Зависший клапан может встретиться с поршнем, повредить толкатель, коромысло, распределительный вал или пружину.

Начальная диагностика

Зафиксировать расход масла и условия появления дыма.
Проверить наружные утечки.
Проверить вентиляцию картера.
Осмотреть впускной тракт и турбокомпрессор.
Проверить свечи или форсунки по цилиндрам.
Выполнить измерение компрессии двигателя.
При необходимости провести пневмотест цилиндров.
Оценить клапанные зазоры.
Осмотреть стержни и направляющие после разборки.
Измерить фактический зазор каждой пары.

Что показывает компрессия

Изношенная направляющая сама по себе не всегда снижает компрессию. Если фаска клапана еще герметично прилегает к седлу, результат может оставаться нормальным.

Низкая компрессия появляется, если люфт уже вызвал:

неравномерное прилегание клапана;
повреждение фаски;
прогар;
заклинивание клапана;
нарушение клапанного зазора;
повреждение седла.

Пневмотест цилиндров

Выход воздуха во впускной или выпускной канал указывает на негерметичность соответствующего клапана, но не определяет причину автоматически.

После обнаружения утечки проверяют:

фаску клапана;
седло;
нагар;
клапанный зазор;
пружину;
прямолинейность стержня;
зазор в направляющей;
соосность седла и направляющей.

Предварительная проверка люфта

Люфт можно предварительно оценить, подняв клапан в установленное положение и измерив боковое перемещение индикатором. Высота подъема и направление измерения зависят от двигателя.

Качание рукой выявляет только значительный износ и не заменяет измерение стержня и отверстия направляющей.

Измерение стержня клапана

Стержень очищают от нагара без повреждения поверхности и измеряют микрометром в нескольких точках:

в верхней части рабочей зоны;
в средней части;
возле нижней части направляющей;
в двух взаимно перпендикулярных направлениях;
вне рабочей зоны для сравнения.

Проверяют минимальный диаметр, овальность, конусность, царапины, задиры, коррозию и прямолинейность.

Измерение направляющей

Внутренний диаметр измеряют калиброванным нутромером, подходящим индикаторным прибором или другим методом производителя.

Измерения выполняют:

в верхней части;
в середине рабочей зоны;
в нижней части;
в направлении основной боковой нагрузки;
перпендикулярно этому направлению.

Так выявляют средний диаметр, овальность и конусность.

Определение фактического зазора

Фактический зазор равен разнице между измеренным внутренним диаметром направляющей и диаметром конкретного стержня в рабочей зоне.

Каждый клапан проверяют отдельно. Применение номинального диаметра нового клапана вместо измерения старого стержня может скрыть его износ.

Проверка прямолинейности клапана

Погнутый клапан создает ощущение тугого движения даже в исправной направляющей. Его проверяют на призмах или другим методом по документации.

Дополнительно оценивают:

биение стержня;
биение тарелки;
положение фаски;
состояние канавок сухарей;
износ торца стержня;
следы контакта с поршнем.

Проверка соосности с седлом

Направляющая определяет ось, от которой обрабатывается седло. После ремонта проверяют:

концентричность рабочей фаски;
ширину контактной полосы;
положение полосы на фаске клапана;
герметичность вакуумным или жидкостным методом;
радиальное биение седла;
отсутствие локального контакта.

Притирку нельзя использовать для компенсации значительного перекоса или неправильно обработанного седла.

Когда достаточно заменить клапан

Если направляющая соответствует допуску, а стержень клапана изношен, поцарапан или погнут, может быть достаточно нового клапана соответствующего размера с последующей проверкой зазора и седла.

Новый клапан также измеряют, поскольку его фактический диаметр влияет на рабочий зазор.

Когда направляющую ремонтируют или заменяют

внутренний диаметр превышает допуск;
имеется значительная овальность или конусность;
на поверхности имеются глубокие задиры;
втулка треснула;
направляющая ослабла в головке блока;
нарушена высота установки;
повреждена посадка маслосъемного колпачка;
направляющая сместилась в канал;
необходимо восстановить соосность с седлом;
производитель предусматривает замену при ремонте головки.

Способы ремонта

Замена направляющей

Старую втулку удаляют, а новую устанавливают с предусмотренным натягом. После запрессовки внутренний диаметр часто уменьшается, поэтому требуется окончательное развертывание или хонингование.

Ремонтная направляющая увеличенного наружного диаметра

Применяется, если посадочное отверстие головки изношено или ранее обрабатывалось. Наружный размер втулки и отверстие подбирают как пару.

Тонкостенный вкладыш

В старую направляющую устанавливают специальную тонкую втулку. Технология требует оборудования, формирования внутренней поверхности и точной калибровки.

Специализированное восстановление интегрированного отверстия

Может включать установку ремонтной втулки или другую заводскую технологию. Метод зависит от материала и конструкции головки блока.

Простая накатка или деформация старой направляющей не всегда обеспечивает стабильную геометрию и ресурс и не является универсальной заменой полноценного ремонта.

Подбор направляющих

VIN автомобиля;
код и номер двигателя;
дату производства;
впускное или выпускное положение;
диаметр стержня клапана;
наружный диаметр направляющей;
общую длину;
высоту посадки колпачка;
наличие буртика или стопорного кольца;
стандартный или ремонтный размер;
материал втулки;
материал головки блока;
OE-номер и техническую версию.

Внешне похожие направляющие могут различаться на небольшую величину, достаточную для неправильной посадки, недостаточного натяга или заклинивания клапана.

Подготовка головки блока

Полностью разобрать головку по сервисной процедуре.
Хранить клапаны и детали по позициям.
Очистить камеры сгорания и каналы.
Проверить головку на трещины.
Проверить плоскость прилегания.
Измерить старые стержни и направляющие.
Определить стандартный или ремонтный размер.
Проверить седла и запас для обработки.
Подготовить оправки и измерительный инструмент.

Удаление старой направляющей

Направление удаления, температура головки и способ опоры определяются производителем.

Очистить нагар с выступающей части направляющей.
Установить головку на жесткую опору без нагрузки на тонкие стенки.
Нагреть головку до установленной температуры, если это предусмотрено.
Использовать оправку правильного диаметра.
Выпрессовать втулку в заданном направлении.
Не разбивать посадочное отверстие боковыми ударами.
Очистить отверстие и проверить его диаметр.

Установка новой направляющей

Проверить наружный диаметр новой втулки.
Сверить ремонтный размер и натяг посадки.
Подготовить головку и направляющую по температурной процедуре.
Установить втулку правильной стороной.
Запрессовывать по оси без перекоса.
Опирать оправку на прочную монтажную поверхность.
Контролировать высоту выступания.
Установить стопорное кольцо, если оно предусмотрено.
Дать головке стабилизировать температуру.
Проверить посадку и отсутствие трещин.

Неправильная высота может изменить положение колпачка, уменьшить зазор до тарелки пружины или увеличить выступание втулки в газовый канал.

Развертывание и хонингование

После запрессовки отверстие может уменьшиться или деформироваться. Его обрабатывают до установленного размера.

Необходимо обеспечить:

правильный диаметр;
минимальную овальность;
отсутствие конусности;
соосность по всей длине;
подходящий микрорельеф для масляной пленки;
свободное движение чистого клапана;
отсутствие абразива после обработки.

Окончательный зазор проверяют измерением, а не только прохождением клапана через втулку.

Обработка седел после замены

После установки направляющих седла обрабатывают от новой оси.

Проверяют:

концентричность;
угол рабочей фаски;
ширину контакта;
расположение контакта на тарелке;
запас материала седла;
высоту выступания клапана;
герметичность каждой камеры.

Значительное углубление седла может изменить клапанный зазор, преднатяг гидрокомпенсатора и геометрию пружины.

Установка клапанов и сальников

Окончательно очистить направляющие и масляные каналы.
Проверить каждый клапан и его позицию.
Убедиться в свободном движении стержня.
Установить новые уплотнения стержней клапанов.
Защитить рабочую кромку колпачка от канавок сухарей.
Установить пружины, тарелки и сухари.
Проверить симметричную посадку сухарей.
Проверить высоту и усилие пружин.
Выполнить проверку зазоров клапанов.

Проверка после ремонта

все клапаны перемещаются без заедания;
зазоры стержней соответствуют документации;
седла герметичны;
контактные полосы расположены правильно;
колпачки установлены без повреждений;
сухари и тарелки установлены правильно;
клапанные зазоры отрегулированы;
механические фазы проверены;
двигатель свободно проворачивается вручную;
после запуска отсутствуют пропуски и посторонний шум;
после прогрева клапаны не зависают;
расход масла и цвет дыма контролируются после обкатки.

Практические случаи

Новые сальники не устранили синий дым

Стержни имели значительный боковой люфт. Новые колпачки быстро потеряли стабильный контакт, поэтому потребовался ремонт направляющих.

После замены направляющих один клапан заклинил

Втулку запрессовали, но не выполнили окончательное развертывание. После прогрева выпускной клапан расширился и завис в открытом положении.

Компрессия осталась низкой после ремонта

Направляющие заменили, но седла не обработали от новой оси. Клапаны касались седел только частью фаски.

Новая направляющая ослабла в головке

В изношенное посадочное отверстие установили стандартную втулку. Требовался ремонтный наружный размер.

Выпускной клапан повторно прогорел

При первом ремонте заменили только клапан. Чрезмерный люфт направляющей остался, поэтому тарелка снова садилась неравномерно и перегревалась.

После сборки появился стук клапанного механизма

Обработка седла изменила высоту клапана, но регулировка клапанов не была выполнена.

Клапан двигался туго только в одном положении

Стержень был погнут после контакта с поршнем. Направляющая имела правильный диаметр, поэтому замена втулки не требовалась.

Типичные ошибки

менять только колпачки без проверки направляющих;
оценивать люфт только рукой;
измерять только одну точку стержня;
не проверять овальность и конусность;
использовать универсальный зазор;
путать впускные и выпускные втулки;
не проверять наружный диаметр ремонтной направляющей;
выбивать втулку без правильной опоры головки;
запрессовывать направляющую с перекосом;
не контролировать высоту установки;
не выполнять окончательное развертывание;
оставлять абразив после хонингования;
устанавливать погнутый клапан;
не обрабатывать седло после замены направляющей;
компенсировать перекос продолжительной притиркой;
повторно использовать старые колпачки;
не проверять клапанные зазоры;
не проверять герметичность головки после сборки.

Товарные группы TESMA

Направляющие клапанов подбирают по VIN, коду двигателя, OE-номеру, впускному или выпускному положению, диаметру стержня, наружному диаметру, длине, высоте установки, материалу и стандартному или ремонтному размеру.

Частые вопросы

Для чего нужна направляющая клапана?

Она направляет стержень, удерживает клапан на одной оси с седлом, воспринимает боковую нагрузку и отводит часть тепла к головке блока.

Направляющая и маслосъемный колпачок - одна деталь?

Нет. Направляющая поддерживает клапан, а колпачок дозирует моторное масло на стержне.

Можно ли определить износ по качанию клапана?

Значительный люфт заметен, но точный вывод требует измерения стержня и внутреннего диаметра направляющей.

Почему новые сальники снова пропускают масло?

Возможны чрезмерное боковое движение стержня, поврежденный стержень или неправильная установка колпачка.

Может ли изношенная направляющая вызвать прогар клапана?

Да. При перекосе клапан неравномерно контактирует с седлом, хуже отводит тепло и может потерять герметичность.

Всегда ли при изношенных направляющих снижается компрессия?

Нет. Она может оставаться нормальной, пока клапан и седло сохраняют герметичность.

Почему клапан заклинивает после прогрева?

Возможны слишком малый зазор, нагар, погнутый стержень, неправильное развертывание, перегрев или недостаточная смазка.

Нужно ли менять клапан вместе с направляющей?

Клапан проверяют отдельно. Изношенный, поцарапанный или погнутый стержень требует замены клапана.

Нужно ли обрабатывать седло после замены направляющей?

Обычно да, поскольку новая направляющая определяет ось клапана и может изменить соосность с седлом.

Нужно ли развертывать новую направляющую?

Во многих конструкциях нужно. После запрессовки внутренний диаметр изменяется, поэтому отверстие доводят до заводского допуска.

Одинаковы ли впускные и выпускные направляющие?

Не всегда. Они могут отличаться материалом, длиной, диаметром, высотой и рабочим зазором.

Что проверить после ремонта?

Зазор каждого клапана, свободное движение, концентричность седел, герметичность, колпачки, клапанные зазоры, механические фазы и работу после прогрева.

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще прочитать по этой теме

Вывод

Направляющие клапанов удерживают клапаны на правильной оси, обеспечивают повторяемый контакт с седлами, воспринимают боковую нагрузку и отводят тепло к головке блока. Чрезмерный зазор может вызвать расход масла, синий дым, быстрый износ колпачков, негерметичность и прогар клапана, а недостаточный зазор - заклинивание после прогрева.

Правильная диагностика включает измерение каждого стержня и направляющей, проверку овальности, конусности, прямолинейности клапанов и соосности седел. После замены втулок необходимо довести внутренний диаметр до допуска, повторно обработать седла, установить новые колпачки и проверить клапанные зазоры, герметичность и свободное движение механизма.