Назначение, регулировка, ремонт и замена клапанов двигателя ВАЗ 2101 своими руками

ВАЗ 2101 – первая модель, выпущенная Волжским автомобильным заводом в начале 1970 г. За основу для разработки был взят хорошо зарекомендовавший себя в Европе Fiat 124. Первый ВАЗ 2101 оснащался карбюраторными двигателями объемом 1,2 и 1,3 л, у которых клапанный механизм периодически приходилось регулировать.

Назначение и устройство клапанного механизма ВАЗ 2101

Работа двигателя внутреннего сгорания невозможна без газораспределительного механизма (ГРМ), обеспечивающего своевременное заполнение цилиндров топливно-воздушной смесью и удаление продуктов сгорания. Для этого в каждом цилиндре имеется по два клапана, первый из которых для впуска смеси, а второй для выпуска отработавших газов. Клапаны управляются камерами распределительного вала.

Распределительный вал приводится в движение коленчатым валом через цепную или ременную передачу. В поршневой системе таким образом обеспечивается распределенный во времени впуск и выпуск газов в соответствии с последовательностью фаз газораспределения. Закругленные кончики кулачков распределительных валов давят на коромысла (рычаг, коромысло), которые в свою очередь приводят в действие клапанный механизм. Каждый клапан управляется своим кулачком, который открывает и закрывает его в строгом соответствии с фазами газораспределения. Клапаны закрываются с помощью пружин.

Клапан состоит из штока (шток, шейка) и колпачка с плоской поверхностью (тарелка, головка), закрывающего камеру сгорания. Стержень перемещается по втулке, которая управляет движением. Весь ремень ГРМ смазывается моторным маслом. Для предотвращения попадания смазки в камеры сгорания предусмотрен маслосъемник.

Каждые фазы газораспределения должны строго соответствовать положению поршней в цилиндрах. Поэтому коленчатый и распределительный валы жестко связаны через трансмиссию, и первый вал вращается ровно в два раза быстрее второго. Полный рабочий цикл двигателя состоит из четырех фаз (тактов):

1. Вход. Когда поршень движется вниз в цилиндр, он создает вакуум над собой. При этом впускной клапан открывается и топливно-воздушная смесь (ТВС) поступает в камеру сгорания под низким давлением. Когда поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ), впускной клапан начинает закрываться. Во время этого такта коленчатый вал поворачивается на 180°.
2. Сжатие. Достигнув НМТ, поршень меняет направление движения. Он поднимается, сжимает твэлы и создает в цилиндре высокое давление (8,5–11 атм у бензиновых и 15–16 атм у дизелей). Впускной и выпускной клапаны закрыты. В результате поршень достигает верхней мертвой точки (ВМТ). За два такта коленчатый вал сделал один оборот, т.е повернулся на 360°.
3. Рабочий класс. От искры воспламеняется топливо, и под давлением образующихся газов поршень направляется к НМТ. В этой фазе клапаны также закрыты. С начала рабочего цикла коленчатый вал повернулся на 540°.
4. Отпусти. После прохождения НМТ поршень начинает двигаться вверх, сжимая газообразные продукты сгорания в ТВС. При этом открывается выпускной клапан, и под давлением поршня газы удаляются из камеры сгорания. За четыре такта коленчатый вал сделал два оборота (повернулся на 720°).

Передаточное число между коленвалом и распредвалом — 2:1. Поэтому за рабочий цикл распределительный вал делает один полный оборот.

ГРМ современных двигателей различаются по следующим параметрам:

• верхнему или нижнему расположению газораспределительного вала;
• количеству распределительных валов — один (SOHC) или два (DOHC) вала;
• количеству клапанов в одном цилиндре (от 2 до 5);
• типу привода от коленвала к распредвалу (зубчато-ремённый, цепной или шестерёнчатый).

Первый карбюраторный двигатель для моделей ВАЗ, выпускавшийся с 1970 по 1980 год, имеет четыре цилиндра общим объемом 1,2 литра, мощность 60 литров. С и представляет собой классический рядный четырехтактный силовой агрегат. Клапанный механизм состоит из восьми клапанов (по два на каждый цилиндр). Неприхотливость и надежность в работе позволяет ему использовать бензин АИ-76.

Видео: работа газораспределительного механизма

https://www.youtube.com/embed/EPVJID_sENo

Газораспределительный механизм ВАЗ 2101

Газораспределительный механизм ВАЗ 2101 приводится в движение коленчатым валом, а за работу клапанов отвечает распределительный вал.

Крутящий момент от коленчатого вала двигателя (1) через ведущее колесо (2), цепь (3) и ведомую шестерню (6) передается на распределительный вал (7), расположенный в головке блока цилиндров (верхней части блока цилиндров). Кулачки распределительного вала периодически воздействуют на рычаги привода или коромысла (8), перемещая клапаны (9). Тепловые зазоры клапанов регулируются регулировочными болтами (11), размещенными во втулках (10). Надежную работу цепного привода обеспечивают втулка (4) и узел регулировки (5), натяжитель и демпфер (12).

Рабочие такты в цилиндрах двигателя ВАЗ 2101 имеют определённую последовательность.

Основные неисправности ГРМ ВАЗ 2101

По статистике каждый пятый отказ двигателя происходит в газораспределительном механизме. Иногда разные неисправности имеют схожие симптомы, поэтому на диагностику и ремонт уходит много времени. Выделяют следующие наиболее распространенные причины ошибок синхронизации.

1. Неправильно установленное тепловое расстояние между коромыслами (рычагом, коромыслами) и кулачками распределительных валов. Это приводит к неполному открытию или закрытию клапанов. В процессе работы клапанный механизм нагревается, металл расширяется и штоки клапанов удлиняются. При неправильной настройке теплового зазора двигатель будет плохо запускаться и начнет терять мощность, появится дребезг от глушителя и стук в районе двигателя. Эта ошибка устраняется регулировкой зазора или заменой клапанов и распредвала, если они изношены.
2. Изношены маслосъемные колпачки, стержни клапанов или направляющие втулки. Следствием этого будет повышенный расход моторного масла и дымообразование из выхлопной трубы на холостом ходу или при заправке. Неисправность устранена заменой колпачков, клапанов и ремонтом ГБЦ.
3. Отказ привода распредвала из-за ослабления или обрыва цепи, поломки натяжителя или демпфера цепи, износа шестерен. В результате фазы газораспределения будут нарушены, клапана замерзнут и двигатель заглохнет. Потребуется капитальный ремонт с заменой всех вышедших из строя деталей. В результате пробуксовки или обрыва цепи ГРМ могут погнуться клапана
   
4. Повреждены или изношены пружины клапанов. Клапана полностью не закроются и начнут стучать, фазы газораспределения будут нарушены. В этом случае пружины подлежат замене.
5. Неполное закрытие клапанов из-за подгорания рабочей резьбы тарелок клапанов, образования отложений из-за отложений некачественного моторного масла и топлива. Последствия будут такими же, как описано в пункте 1 – потребуется ремонт и замена клапанов.
6. Износ подшипников и камеры распредвала. В результате будут нарушены фазы газораспределения, снизится мощность двигателя и приемистость, появится стук в фазах газораспределения, невозможно будет отрегулировать тепловой зазор клапанов. Проблема решается заменой изношенных элементов.

После устранения некоторых неисправностей двигателя ВАЗ 2101 потребуется отрегулировать зазор между кулачками коромысла и распредвала.

Видео: влияние тепловой зазора клапанов на работу ГРМ

https://www.youtube.com/embed/v9BfxjoTmB4

Демонтаж и ремонт головки блока цилиндров ВАЗ 2101

Для замены клапанных механизмов и направляющих втулок потребуется демонтаж головки блока цилиндров. Эта операция довольно трудоемкая и трудоемкая, требует определенных слесарных навыков. Для этого вам понадобятся следующие инструменты:

• набор гаечных ключей (обязательно наличие головок на 8, 10, 13, 17, 19);
• шлицевые и крестообразные отвёртки;
• плоскогубцы;
• оправки для выпрессовывания и запрессовывания направляющих втулок;
• приспособление А.60311/R для извлечения клапанных пружин (рассухариватель);
• съёмник и оправка для маслоотражательных колпачков;
• динамометрический ключ.

Перед началом демонтажа ГБЦ необходимо:

1. Слить антифриз из системы охлаждения двигателя.
2. Снять воздушный фильтр и карбюратор, предварительно отсоединив все патрубки и шланги.
3. Отсоединить провода, выкрутить свечи зажигания и датчик температуры антифриза.
4. Открутив ключом на 10 гайки крепления, снять клапанную крышку вместе со старой прокладкой.Для демонтажа клапанной крышки потребуется ключ на 10
   
5. Отрегулируйте установочные метки на коленчатом и распределительном валах. При этом поршни первого и четвертого цилиндров переместятся в верхнюю точку. Перед снятием ГБЦ необходимо совместить установочные метки коленвала и распредвалов (слева шестерня распредвала, справа шайба коленвала)
   
6. Ослабить натяжитель цепи, демонтировать опорную шайбу и звёздочку распредвала. Цепь со звёздочки снимать нельзя, нужно скрепить их проволокой.
7. Снять распределительный вал вместе с корпусом подшипников.
8. Стащить с регулировочных болтов, вынуть из пружин и снять все рокеры.

Замена клапанных пружин и маслосъёмных колпачков

Опорные подшипники, распределительный вал, пружины и сальники можно менять без снятия ГБЦ. Для этого вам понадобится инструмент для вытягивания (вытирания) пружин клапанов. Сначала заменяются указанные элементы на клапанах первого и четвертого цилиндров, находящихся в ВМТ. Затем коленчатый вал проворачивается стартером смещения на 180°, и операция повторяется для клапанов второго и третьего цилиндров. Все действия выполняются в строго определенной последовательности.

1. Стержень из мягкого металла диаметром ок. В свечное отверстие между поршнем и клапаном вставляется 8 мм. Можно использовать припой, медь, бронзу, латунь, в крайнем случае — крестовую отвертку. В свечу между поршнем и клапаном вставляется стержень из мягкого металла или крестовая отвертка
   
2. На шейку на корпусе подшипника распределительного вала накручена гайка. Под него заводится захват приспособления для извлечения печенья (устройство А.60311/Р), который фиксирует пружину и ее пластину.Гайка на штифте выполняет роль опоры, создавая рычаг для печенья
   
3. Пружина прижимается сухарем, а стопорные сухари удаляются пинцетом или намагниченным стержнем
   
4. Снимается тарелка, затем наружная и внутренняя пружины.Пружины сверху прижимает тарелка, зафиксированная двумя сухарями
   
5. Извлекаются верхняя и нижняя опорные шайбы, расположенные под пружинами.Чтобы извлечь маслосъёмный колпачок, нужно снять опорные шайбы
   
6. Осторожно подденьте и снимите крышку маслосъемного щитка с помощью отвертки. Аккуратно подденьте колпачок отверткой, чтобы не повредить край втулки клапана
   
7. На шток клапана надевается защитная пластиковая втулка (поставляется с новыми колпачками). Втулка защищает маслосъемный колпачок от повреждений при установке
   
8. На втулку надевается маслоотражательный колпачок и перемещается на стержень.Рабочую кромку колпачка перед монтажом нужно смазать машинным маслом
   
9. Пластиковая втулка удаляется пинцетом, а колпачок напрессовывается на втулку клапана. Чтобы не повредить колпачок, при его запрессовке используется специальная оправка
   

Если другие ремонтные работы не требуются, сборка ГРМ производится в обратной последовательности. После этого необходимо отрегулировать тепловой зазор клапанов.

Замена и притирка клапанов, установка новых направляющих втулок

Если головки клапанов прогорели, либо в них скопились примеси в масле и топливе, препятствующие плотному прилеганию к седлам, клапаны подлежат замене. Для этого потребуется разборка ГБЦ, то есть необходимо будет выполнить все пункты вышеописанного алгоритма перед установкой новых маслосъемных колпачков на шейки клапанов. Сами колпачки и пружины можно надеть на снятую ГБЦ после замены и прибития клапанов. Работа выполняется в следующем порядке.

1. Отсоединяются шланги от карбюратора, впускного трубопровода и выпускного патрубка охлаждающей рубашки ГБЦ.
2. От выпускного коллектора отсоединяются защитный щиток стартёра и приёмная труба глушителей.
3. Отсоединяется датчик давления масла.
4. Срываются, а затем отворачиваются воротком и трещоткой болты крепления ГБЦ к блоку цилиндров. ГБЦ снимается.
5. Если клапанные механизмы не разбирались, их снимают по инструкции выше (см. «Замена клапанных пружин и маслосъемных колпачков»). Для замены клапанов и вкладышей необходимо разобрать клапанные механизмы
   
6. Головка блока цилиндров повернута так, чтобы сторона рядом с блоком цилиндров была сверху. Старые клапаны снимаются с направляющих. Старые клапаны необходимо снять с направляющих
   
7. Новые клапана вставляются в направляющие и проверяются на люфт. При необходимости замены рулевых втулок используются специальные приспособления
   
8. Подогрев ГБЦ — можно на электроплите. Вкладыши следует смазать моторным маслом, чтобы лучше входили во втулки.Для установки новых вкладышей нужен молоток с оправкой и моторное масло
   
9. Новые клапана латаются на седла ГБЦ с помощью специальной пасты для латания и дрели. При вращении тарелки клапанов необходимо периодически прижимать к седлам деревянной рукояткой молотка. Каждый клапан латают на несколько минут, затем удаляют пасту с поверхности. Притирка считается завершенной, когда поверхность седла и клапана в месте контакта становится матовой
   
10. Установка клапанных механизмов и сборка ГБЦ производится в обратном порядке. Перед этим поверхности головки и блока цилиндров тщательно очищают, смазывают графитной смазкой, а на штифты блока цилиндров надевают новую прокладку.При установке головки блока цилиндров на блок цилиндров прокладку необходимо заменить на новенький
    
11. При установке головки в блок цилиндров болты затягиваются динамометрическим ключом в строгом порядке и с определенным усилием. Сначала ко всем болтам прикладывается усилие 33,3-41,16 Нм. (3,4–4,2 кгс-м.), затем затягивают с усилием 95,94–118,38 Нм. (9,79-12,08 кгс-м.) Несоблюдение последовательности затяжки болтов может привести к повреждению прокладки и поверхности головки блока цилиндров
    
12. При установке корпуса подшипника распредвала гайки на шпильках также затягиваются в определенном порядке
    
13. После установки ГБЦ и корпуса распредвала производится регулировка теплового зазора клапанов.

Видео: ремонт ГБЦ ВАЗ 2101–07

https://www.youtube.com/embed/aetFhPnVs6E

Регулировка теплового зазора клапанов

Конструктивная особенность двигателей классических моделей ВАЗ заключается в том, что зазор между кулачком распределительного вала и золотником коромысла клапанов изменяется в процессе работы. Регулировать этот зазор рекомендуется каждые 15 тысяч километров. Для работы потребуются ключи на 10, 13 и 17 и щуп толщиной 0,15 мм. Операция несложная, и ее может выполнить даже неопытный водитель. Все действия выполняются на холодном двигателе в следующем порядке:

1. Согласно вышеизложенной инструкции снимается клапанная крышка (п.4 раздела «Разборка и ремонт ГБЦ ВАЗ 2101»), затем крышка распределителя зажигания. Масляный щуп вынимается.
2. Метки коленчатого и распределительного валов совмещены (п.5 раздела «Разборка и ремонт ГБЦ ВАЗ 2101»). Поршень четвертого цилиндра устанавливается в положение ВМТ, при этом оба клапана закрыты.
3. Между коромыслом и кулачком распредвала на 8 и 6 клапанах вставляется щуп, который должен с небольшим трудом входить в канавку и не двигаться свободно. Контргайку ослабляют ключом на 17, а зазор выставляют ключом на 13. После этого регулировочный болт зажимают контргайкой При регулировке зазора ключом на 17 контргайку ослабляют, а зазор сам зазор выставляется ключом на 13
   
4. Коленчатый вал проворачивается по часовой стрелке на 180° при кривом стартере. Аналогично регулируются клапаны 7 и 4. Повернув коленчатый вал на 180°, отрегулируйте клапана 7 и 4
   
5. Коленчатый вал снова поворачивают на 180° по часовой стрелке и регулируют клапаны 1 и 3
   
6. Коленчатый вал снова поворачивают на 180° по часовой стрелке и регулируют клапаны 2 и 5. После регулировки зазоров клапанов запустите двигатель и проверьте его работу
   
7. Все детали, в том числе и клапанная крышка, устанавливаются на место.

Видео: регулировка зазора клапанов ВАЗ 2101

https://www.youtube.com/embed/IOlZ7yYjapI

Клапанная крышка

Крышка клапана закрывает и герметизирует синхронизацию, предотвращая утечку из распределительного вала, клапанов и других деталей. Кроме того, новое моторное масло при замене заливается через горловину. Поэтому между клапанной крышкой и головкой блока цилиндров устанавливается уплотнительная прокладка, которую заменяют каждый раз при ремонте или регулировке клапанов.

Перед заменой тщательно протрите поверхности ГБЦ и крышки от остатков моторного масла. Затем прокладка надевается на шпильки головки блока цилиндров и прижимается к крышке. Необходимо, чтобы прокладка точно вошла в пазы на крышке. После этого гайки крепления затягиваются в строго определенной последовательности.

Видео: устранение течи масла из-под клапанной крышки ВАЗ 2101–07

https://www.youtube.com/embed/vWZy8ufQcE4

Замена и ремонт клапанов на ВАЗ 2101 – работа довольно трудоемкая и требующая определенных навыков. Но имея под рукой набор необходимых инструментов и последовательно выполняя требования инструкций специалистов, сделать это реально даже неопытному автолюбителю.