Замена направляющих втулок клапанов на автомобилях ВАЗ 2106 и 2109

Казалось бы, что такая маленькая по своим размерам деталь, как направляющая втулки клапана двигателя, не играет большой роли в функциональной работе самого автомобиля. Но оказывается, что это не так. В чем заключается важность данной детали? Какие существуют причины, которые могут ее вывести из строя? Как правильно производится замена направляющих втулок клапанов ВАЗ-2109?

Для чего нужна направляющая втулка

Направляющую втулку вполне справедливо можно считать основным элементом, от которого зависит ресурс и правильная работа тандема «седло — клапанная тарелка». Материал, из которого изготовлена деталь и сама её конструкция в первую очередь нацелены на работу в условиях больших скоростях закреплённого в ней клапанного стержня, постоянных высокотемпературных нагрузок и практически полного отсутствия смазки в паре «клапан-втулка».

Причины и последствия деформации

Описанные условия приводят к тому, что в процессе работы мотора изнашиваются и направляющая втулка клапана, из-за чего со временем может нарушаться её соосность с клапанным стержнем. В дальнейшем деталь ещё больше разбивается и клапан начинает «гулять» и неплотно прилегать к своему седлу, а это, в свою очередь, приводит к разбитию фаски седла со временем. В качестве последствий можно получить прогар клапана и попасть на замену седла.

Внешний вид бронзовых направляющих втулок для моделей ВАЗ 2108–2109

Также из-за «гуляния» клапана в разбитой направляющей могут быстрее прийти в негодность маслосъёмные колпачки. Они просто не смогут удерживать масло при увеличившихся угловых смещениях клапанного стержня. Результатом будет попадание масла в двигатель, а если ещё учесть, что через разбитую втулку будет проходить масла больше обычного, то ситуация получается не из приятных. Увеличится нагар на клапанах и других деталях вокруг камеры сгорания, повысится уровень вредных выбросов выхлопных газов и можно получить преждевременно вышедший из строя каталитический нейтрализатор. И простой заменой маслосъёмных колпачков тут не обойтись, так как вскоре проблема снова вернётся.

Почему не стоит пренебрегать проверкой

В процессе ремонта двигателя его головке лучше уделить особое внимание. Нередко именно эта часть мотора виновна в том, что уровень компрессии в цилиндрах далёк от желаемого. Автомобилисты порой при ремонте ГБЦ ограничиваются только притиркой клапанов к их сёдлам, считая, что в цельнометаллических втулках особо изнашиваться особо-то нечему. В то же время проверить, насколько велик зазор между деталью и её клапаном будет совсем нелишним делом. Когда полученные цифры зазора выходят за рамки рекомендуемых автопроизводителем, то никакая притирка клапанов или замена маслосъёмных колпачков не уберегут от проблем в дальнейшем.

Материалы, используемые для изготовления втулок

Для изготовления втулок применяют материалы с хорошей износостойкостью и уровнем теплопроводности. Среди таких можно найти:

• специальные сплавы чугуна;
• бронзУ;
• латунь;
• металлокерамику.

По теплопроводности и себестоимости латунь наряду с бронзой находятся в лидерах, поэтому подавляющее большинство втулок изготовлено из сплавов этих металлов.

Нюансы, которые необходимо учитывать

Большинство втулок имеют специальный опорный буртик на наружной стороне, призванный обеспечить надлежащую фиксацию детали по вертикали в ГБЦ. Если же деталь гладкая, то установка осуществляется с использованием специальной оправки.

Для впускных клапанов направляющие втулки не должны выступать, дабы не увеличивать аэродинамическое сопротивление впускного канала. Втулки выпускных клапанов призваны по максимуму «прятать» стержень клапана для сохранности последнего от воздействия высоких температур и лучшего отвода тепла.

Внешний вид и расположение направляющей втулки клапана в ГБЦ

Точность изготовления втулок очень высока. Это необходимо для получения максимально выверенной соосности и наилучшего прилегания клапанной тарелки и седла при функционировании двигателя. Снаружи корпус детали, которую предстоит запрессовать в ГБЦ, должен быть максимально чисто обработан, на нём должны отсутствовать какие-либо царапины или риски. Этим обеспечивается оптимальный отвод тепла от этой хапчасти в головку блока.

Причины поломки деталей и их последствия

Характерная особенность направляющих элементов заключается в том, что они не выходят из строя в один момент, а изнашиваются постепенно. Срок «жизни» деталей на авто бюджетной категории составляет от 180 до 300 тыс. км, а на более дорогих иномарках может достигать 1 млн км. На процесс износа влияет несколько факторов, могущих его ускорить:

• качество применяемого моторного масла и своевременность его замены;
• температурный режим работы силового агрегата, чем чаще мотор перегревается, тем быстрее изнашиваются трущиеся поверхности;
• качество топлива и горючей смеси, чьи пары проникают в любые неплотности и вносят свою лепту в процесс медленного разрушения деталей.

Нагар на штоке разрушает втулку довольно быстро

Примечание. На рабочий ресурс всех элементов газораспределительного механизма также влияет исправность системы питания и зажигания. Когда в результате неполадок возникают хлопки в топливный либо выхлопной коллектор, то смазка между парой клапан — втулка смывается несгоревшим бензином, отчего несколько секунд механизм работает «на сухую».

Изношенная деталь характеризуется «разбитым» внутренним отверстием, в результате чего шток клапана начинает в нём слишком свободно ходить, а потом появляется люфт. Стержень перекашивается в процессе работы, а тарелка плохо совмещается с седлом, герметичность сопряжения постепенно теряется. Из камеры сгорания в механизм прорываются газы, а сверху попадает масло, в результате чего образуется нагар. Он тоже способствует ускорению износа, быстро приводя деталь в полную негодность.

Инструменты и материалы

Замена направляющих втулок проводится с использованием следующего инструментария:

• молоток;
• развёртки на 8.022 и 8.028;
• оправка для выпрессовки и запрессовки втулок.

Втулки меняют с помощью ступенчатой оправки — латунного либо бронзового инструмента. Упирается он в направляющую втулку, после чего она выбивается ударом молотка. Такой способ выпрессовки не так вредит ГБЦ, как использование обычного молотка и зубила. Специальный съёмник используется не только для снятия втулок, но и для их замены.

Ступенчатая оправка, используемая для выпрессовки направляющих втулок ВАЗ 2106

Лучшим инструментом для замены направляющих втулок является съёмник-выпрессовщик. Такие приспособления позволяют снимать втулки клапанов без повреждения посадочной плоскости на ГБЦ. Наличие этого инструмента позволяет избежать задиров и других дефектов ГБЦ, которые могут появиться при использовании оправки и молотка.

Съёмник-выпрессовщик для направляющих втулок ВАЗ 2106— универсальный инструмент

Причины замены направляющих втулок клапанов ВАЗ-2109

Среди причин, которые ведут к замене направляющего элемента клапана двигателя ВАЗ-2109, специалисты называют износ данной детали. Его можно определить по следующим признакам:

1. Попадание моторного масла непосредственно в камеру сгорания (об этом стоит судить по возросшему маслопотреблению и дыму серого цвета из выхлопной трубы).
2. Постукивание со стороны головки блока двигателя (это стучат друг о друга втулка и клапан).
3. Снижение мощности автомобильного двигателя.

Также неисправность направляющего элемента можно заметить визуально при замене комплекта клапанов и при проведении капитального ремонта головки блока двигателя.

Как только владелец автомобиля заметит признаки, свидетельствующие о выходе из строя направляющих элементов, не теряя времени, следует произвести их замену на новые. Это можно сделать как самостоятельно в гаражных условиях, так и с помощью квалифицированных специалистов автосервиса.

Замена направляющих втулок клапанов

Извлечение

1. Здесь настоятельно рекомендуется перед процедурой разогреть головку блока цилиндров где-то до 100 градусов по Цельсию. Алюминий, из которого изготовлена ГБЦ, имеет больший коэффициент расширения, чем материал направляющей втулки. Вследствие нагревания натяг соединения втулка-ГБЦ существенно уменьшается и направляющие можно спокойно, без повреждения посадочного места, выпрессовать лёгкими ударами молотка или кувалды.
2. Для извлечения применяют специальный инструмент-выколотку (оправку). Несмотря на свою узкоспециализированность и дороговизну, этот инструмент даёт возможность выпрессовки точно по оси направляющей втулки. Нередко опытные автомастера для подобных процедур обзаводятся пневмомолотками и специальными насадками-выколотками для них.
   

   Инструмент для выпрессовки и запрессовки направляющих втулок

3. Бывает, что деталь не хочет выходить. В таких случаях её высверливают. И воспользоваться лучше станком для сверления. Взяв для работы обычную дрель, есть риск повредить посадочное гнездо и создать перекос. Полностью высверливать её, возможно, и не придётся. При тонких стенках её уже будет намного легче выбить.
4. Внутренняя поверхность посадочного гнёзда после извлечения должна быть максимально гладкой и идеально чистой. Не должно быть никаких царапин, шероховатостей и прочих, даже малейших, дефектов. Для получения подобного результата его нужно дополнительно обработать после выпрессовки.

Установка новых

1. Перед тем как ставить новые запчасти, нужно определить значение фактического натяга. Для этого измеряется диаметр посадочного гнезда в ГБЦ и диаметр втулки. Разница между первым и вторым не должна превышать 0,03–0,05 мм.
2. В случае если гнездо заметно больше, чем выбранная для него втулка, то следует поискать деталь диаметром побольше. Если же диаметр гнезда недостаточен, то можно воспользоваться услугами сверлильного станка для его увеличения.
3. Перед процедурой запрессовки новых втулок головку блока цилиндров также необходимо нагреть. А вот новые запчасти вообще рекомендуют охладить в жидком азоте, что сильно уменьшит их внешний диаметр и позволит легче войти в расширенные от нагрева посадочные гнёзда, также снизит риск получения повреждений при запрессовке.
4. Но так как не у всех в гараже найдётся жидкий азот, то можно предварительно поместить новые втулки в морозилку. Опять же при наличии последней в зоне доступности. Для простоты, можно взять в качестве необходимой разницу температур между ГБЦ и направляющей втулкой равной 150 градусам Цельсия. Ещё при запрессовке втулок рекомендуют смазывать трущиеся поверхности жидким машинным маслом, особенно если детали не нагревались/охлаждались.
5. Сам процесс запрессовки проходит по тому же сценарию, что и выпрессовки. В качестве инструмента оправка и молоток (или пневмомолоток с насадкой). Далее, чередой последовательных ударов забиваем деталь в посадочное гнездо.

Зачем нужны направляющие втулки?

В начале и середине прошлого века ГБЦ автомобилей изготавливались из чугуна, а клапаны просто вставлялись в точно просверленные отверстия. Но впоследствии производители отказались от чугунных головок из-за большого веса и недостаточного отведения излишков теплоты, а им на смену пришли лёгкие ГБЦ из алюминиевых сплавов. Эти металлы обладают прекрасной теплопроводностью, но слабо противостоят износу от трения.

Чтобы решить проблему, была придумана направляющая втулка — посредник между мягким сплавом головки цилиндров и стальным стержнем клапана, постоянно движущимся вверх-вниз в процессе работы. Изготовленная из чугуна или специальной бронзы, она надёжно запрессовывается в тело ГБЦ, а внутрь с минимальным зазором вставляется клапан.

На схеме двигателя показано расположение направляющих втулок

Сама втулка представляет собой полый цилиндр, сделанный точно по размерам под определённую модель автомобиля. Наружная поверхность отшлифована и на ощупь гладкая, а на внутренней выполнена спиралевидная канавка в виде резьбы. По ней движется моторное масло, смазывающее ось клапана и снижающее силу трения. В верхней части направляющей детали сделана неглубокая выборка, куда вставляется стопорное кольцо.

Слева втулка для выпускного клапана, справа — для впускного

Важный момент. Направляющие элементы для впускной и выпускной группы клапанов отличаются по конструкции, хотя внешне могут выглядеть одинаково (например, детали для российских автомобилей ВАЗ 2108—09). Разница такая: во втулке для выхлопного тракта масляная канавка выполнена по всей длине отверстия, а для впускного — только наполовину. А вот изделия для «классики» ВАЗ 2106 различаются и по размерам, при одинаковом диаметре выпускные элементы длиннее впускных.

Бронзовые втулки для ВАЗ 2109 с виду все одинаковые

Втулки выполняют следующие функции:

• как явствует из названия, они направляют движение клапана, чтобы его тарелка чётко совмещалась с седлом и плотно прилегала к нему;
• принимают на себя нагрузку от силы трения, возникающую во время поступательно-возвратного движения стержня клапана;
• клапанная чашка сильно нагревается в камере сгорания, а втулка передаёт это тепло алюминиевому сплаву головки цилиндров;
• благодаря специальной канавке деталь обеспечивает смазку трущихся поверхностей.

Чугунные детали ВАЗ 2106 — впускные втулки короче выхлопных

Когда элемент запрессован в отверстие ГБЦ, то его верхняя часть меньшего диаметра на несколько миллиметров выступает над поверхностью. Это необходимо, чтобы установить на неё маслосъемный колпачок (он же — сальник клапана), не позволяющий смазке из верхней части двигателя попадать в камеру сгорания через внутреннее отверстие втулки.

Так выглядит выступающая часть, куда надевается маслосъёмный колпачок

Установка направляющих втулок на ВАЗ 2109

1. Смена направляющих втулок на ВАЗ 2109 начинается с фиксации на детали съёмника посредством обточенных гаек. Центральная часть инструмента придерживается верхним ключом, а при помощи нижнего выпрессовывается направляющая втулка. Её выход из гнезда сопровождается характерным щелчком, после этого деталь вынимается.
   

   Направляющие втулки клапанов ВАЗ 2106 выпрессовываются съёмником

2. Чтобы облегчить процесс установки втулки, её обрабатывают моторным маслом. Деталь запрессовывается в седло клапана при помощи конической втулки. При этом для впускного и выпускного клапанов втулки выбираются таким образом, чтобы резьба на направляющей детали была длиннее на несколько сантиметров.
3. Желательно, чтобы детали имели разную температуру: головка блока цилиндров должна быть нагрета до 150оС, втулка, наоборот, охлаждается. Если не создать разницу температур, то можно спровоцировать деформацию алюминиевого сплава, в результате чего в металле возникнут слишком большие внутренние напряжения. Это может привести к перегреву клапанов двигателя.
4. На втулке располагается кольцо, по которому определяется её правильная посадка. После установки детали на ней развёртывается отверстие при помощи специального инструмента. Диаметр отверстия можно проверить нутромером — он должен соответствовать параметру, указанному в технической документации автомобиля. Если данные совпадают, то устанавливают клапан. При неплотном прилегании втулки к седлу её правят с помощью шарошки.

   Подводка седла клапанов ВАЗ 2109 при помощи шарошки

5. После монтажа новых втулок в ГБЦ могут появиться зазоры из-за потери соосности. Чтобы устранить данную проблему, необходимо провести притирку клапанов. С этой целью сёдла клапанов ещё раз обрабатываются шарошкой. Процедура установки новых втулок завершается после окончательной притирки клапанов.