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

ВАЗ 2101 — первая модель, выпущенная Волжским автомобильным заводом в начале 1970 года. За основу при её разработке был взят хорошо зарекомендовавший себя в Европе Fiat 124. Первые ВАЗ 2101 были укомплектованы карбюраторными двигателями объёмом 1.2 и 1.3 л, клапанный механизм которых периодически нуждался в регулировке.

Назначение и устройство клапанного механизма ВАЗ 2101

Работа двигателя внутреннего сгорания невозможна без механизма газораспределения (ГРМ), который обеспечивает своевременное заполнение цилиндров топливно-воздушной смесью и выводит продукты её сгорания. Для этого в каждом цилиндре имеется по два клапана, первый из которых предназначен для впуска смеси, а второй — для выпуска отработанных газов. Управляются клапаны с помощью кулачков распредвала.

В каждом рабочем цикле кулачки распредвала поочерёдно открывают клапаны

Распредвал приводится в движение коленчатым валом через цепной или ремённый привод. Тем самым в поршневой системе обеспечивается распределённый во времени впуск и выпуск газов с соблюдением последовательности фаз газораспределения. Закруглённые наконечники кулачков распредвала надавливают на коромысла (рычаги, рокеры), которые, в свою очередь, приводят в действие клапанный механизм. Каждым клапаном управляет свой кулачок, открывая и закрывая его в строгом соответствии с фазами газораспределения. Закрываются клапаны с помощью пружин.

Клапан состоит из стержня (штока, шейки) и шляпки с плоской поверхностью (тарелки, головки), закрывающей камеру сгорания. Стержень перемещается по направляющей его движение втулке. Весь ГРМ смазывается моторным маслом. Для предотвращения попадания смазки в камеры сгорания предусмотрены маслосъёмные колпачки.

Пружины, маслосъёмные колпачки и клапаны периодически приходится менять

Каждая фаза газораспределения должна строго соответствовать положению поршней в цилиндрах. Поэтому коленчатый и распределительный валы жёстко связаны через привод, причём первый вал вращается ровно в два раза быстрее второго. Полный рабочий цикл двигателя состоит из четырёх фаз (тактов):

1. Впуск. Двигаясь в цилиндре вниз, поршень создаёт над собой разрежение. Параллельно с этим открывается впускной клапан и топливно-воздушная смесь (ТВС) поступает под низким давлением в камеру сгорания. При достижении поршнем нижней мёртвой точки (НМТ) впускной клапан начинает закрываться. В течение этого такта коленвал поворачивается на 180°.
2. Сжатие. Достигнув НМТ, поршень меняет направление движения. Поднимаясь, он сжимает ТВС и создаёт в цилиндре высокое давление (8.5–11 атм в бензиновых и 15–16 атм в дизельных двигателях). При этом впускающий и выпускающий клапаны закрыты. В итоге поршень достигает верхней мёртвой точки (ВМТ). За два такта коленчатый вал произвёл один оборот, то есть поворнулся на 360°.
3. Рабочий ход. От искры происходит воспламенение ТВС, и под давлением образовавшегося газа поршень направляется к НМТ. На этой фазе клапаны тоже закрыты. С начала рабочего цикла коленвал повернулся на 540°.
4. Выпуск. Пройдя НМТ, поршень начинает движение вверх, сжимая газообразные продукты сгорания ТВС. При этом открывается выпускной клапан, и под давлением поршня газы удаляются из камеры сгорания. За четыре такта коленчатый вал совершил 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 моделей ВАЗ, выпускаемых с 1970 по 1980 год, имеет четыре цилиндра общим объёмом 1.2 л, мощность 60 л. с. и представляет собой классический рядный четырёхтактный силовой агрегат. Его клапанный механизм состоит из восьми клапанов (по два на каждый цилиндр). Неприхотливость и надёжность в работе позволяет ему использовать бензин Аи-76.

Видео: работа газораспределительного механизма

Газораспределительный механизм ВАЗ 2101

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

Газораспределительный механизм ВАЗ 2101: 1 — коленчатый вал; 2 — звёздочка коленвала; 3 — приводная цепь; 4 — втулка натяжного устройства; 5 — регулировочный узел натяжного устройства; 6 — звёздочка распределительного вала; 7 — распредвал; 8 — рокер (рычаг) клапана; 9 — клапан; 10 — втулка для регулировочного болта; 11 — регулировочный болт; 12 — успокоитель цепи; 13 — звёздочка, управляющая работой прерывателя — распределителя зажигания и масляного насоса

Вращательный момент от коленчатого вала двигателя (1) через ведущую звёздочку (2), цепь (3) и ведомую звёздочку (6) передаётся распределительному валу (7), расположенному в головке блока цилиндров (ГБЦ). Кулачки распредвала периодически воздействуют на рычаги привода или рокеры (8), приводя в движение клапаны (9). Тепловые зазоры клапанов устанавливаются регулировочными болтами (11), находящимися во втулках (10). Надёжная работа цепного привода обеспечивается втулкой (4) и регулировочным узлом (5), натяжного устройства, а также успокоителем (12).

Рабочие такты в цилиндрах двигателя ВАЗ 2101 имеют определённую последовательность.

Рабочие такты в цилиндрах ВАЗ 2101 имеют определённую последовательность: цифрами обозначены номера тактов, стрелками — направление движения поршней в цилиндрах

Основные неисправности ГРМ ВАЗ 2101

Согласно статистике, каждая пятая неисправность двигателя происходит в газораспределительном механизме. Порой различные неисправности имеют похожие симптомы, поэтому на диагностику и ремонт тратится много времени. Выделяют следующие наиболее распространённые причины неисправности ГРМ.

1. Неправильно выставленный тепловой зазор между рокерами (рычагами, коромыслами) и кулачками распредвала. Это приводит к неполному открытию или закрытию клапанов. В процессе работы клапанный механизм нагревается, металл расширяется, и происходит удлинение клапанных стержней. Если тепловой зазор выставлен неправильно, двигатель будет с трудом запускаться и начнёт терять мощность, появятся хлопки из глушителя и стук в районе мотора. Устраняется эта неисправность корректировкой зазора или заменой клапанов и распредвала в случае их износа.
2. Износ маслосъёмных колпачков, клапанных штоков или направляющих втулок. Следствием этого станет увеличение расхода моторного масла и появление дыма из выхлопной трубы во время холостого хода или перегазовок. Неисправность устраняется заменой колпачков, клапанов и ремонтом ГБЦ.
3. Выход из строя привода распредвала в результате ослабления или обрыва цепи, поломки натяжного устройства или цепного успокоителя, износа звёздочек. В результате нарушатся фазы газораспределения, клапаны зависнут, а двигатель заглохнет. Потребуется его капитальный ремонт с заменой всех вышедших из строя деталей.
   

   В результате проскальзывания или обрыва цепи привода ГРМ клапаны могут изогнуться
4. Поломка или усталость клапанных пружин. Клапаны будут закрываться не до конца и начнут стучать, нарушатся фазы газораспределения. В этом случае пружины следует заменить.
5. Неполное закрытие клапанов из-за обгорания рабочих фасок клапанных тарелок, образования налёта из отложений некачественного моторного масла и топлива. Последствия будут аналогичны описанным в пункте 1 — потребуется ремонт и замена клапанов.
6. Износ подшипников и кулачков распредвала. В результате нарушатся фазы газораспределения, снизится мощность и приёмистость двигателя, в ГРМ появится стук, а отрегулировать тепловой зазор клапанов станет невозможно. Проблема решается заменой изношенных элементов.

После устранения любой из неисправностей двигателя ВАЗ 2101 обязательно потребуется регулировка зазора между рокерами и кулачками распределительного вала.

Видео: влияние тепловой зазора клапанов на работу ГРМ

Зачем нужна регулировка клапанов. Зазоры клапанов. Теория

Демонтаж и ремонт головки блока цилиндров ВАЗ 2101

Для замены клапанных механизмов и направляющих втулок потребуется демонтировать ГБЦ. Операция эта — довольно трудоёмкая и кропотливая, требующая определённых слесарных навыков. Для её выполнения потребуются 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.

Кроме стандартных инструментов, для ремонта ГБЦ потребуется кривой стартёр, удлинитель для трещётки и пруток мягкого припоя

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. Совместить установочные метки коленчатого и распределительного валов. При этом поршни первого и четвёртого цилиндров переместятся в самую верхнюю точку.
   

   Перед снятием ГБЦ необходимо совместить установочные метки коленчатого и распределительного валов (слева — звёздочка распредвала, справа — шкив 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, распредвал, пружины и маслоотражательные колпачки можно заменить, не снимая ГБЦ. Для этого потребуется приспособление для извлечения (рассухаривания) клапанных пружин. Сначала производится замена указанных элементов на клапанах первого и четвёртого цилиндров, которые находятся в ВМТ. Затем коленвал проворачивается кривым стартёром на 180^о, и операция повторяется для клапанов второго и третьего цилиндров. Все действия производятся в строго определённой последовательности.

1. В свечное отверстие между поршнем и клапаном вставляется пруток из мягкого металла диаметром около 8 мм. Можно использовать оловянный припой, медь, бронзу, латунь, в крайнем случае — крестообразную отвёртку.
   

   В свечное отверстие между поршнем и клапаном вставляется пруток из мягкого металла или крестообразная отвёртка
2. На шпильку крепления корпуса подшипников распредвала накручивается гайка. Под неё заводится захват устройства для извлечения сухарей (приспособление А.60311/R), стопорящих пружину и её тарелку.
   

   Гайка на шпильке выступает в качестве опоры, создавая рычаг для рассухаривателя
3. Пружина прижимается рассухаривателем, и пинцетом или намагниченным стержнем извлекаются стопорящие сухари.
   

   Вместо пинцета для извлечения сухарей лучше использовать намагниченный стержень — в этом случае они не потеряются
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. Шлицевой отвёрткой аккуратно поддевается и извлекается маслосъёмный колпачок.
   

   Поддевать колпачок отвёрткой следует очень аккуратно, чтобы не повредить кромку втулки клапана
7. На стержень клапана надевается предохраняющая пластиковая втулка (поставляется в комплекте с новыми колпачками).
   

   Втулка предохраняет маслосъёмный колпачок при его монтаже от повреждений
8. На втулку надевается маслоотражательный колпачок и перемещается на стержень.
   

   Рабочую кромку колпачка перед монтажом нужно смазать машинным маслом
9. Пинцетом снимается пластиковая втулка, 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 шляпки клапанов прогорели, или на них образовался налёт из примесей в масле и топливе, мешающий плотному прилеганию к сёдлам, клапаны необходимо заменить. Для этого потребуется демонтаж ГБЦ, то есть нужно будет выполнить все пункты приведённого выше алгоритма до установки на шейки клапанов новых маслосъёмных колпачков. Сами колпачки и пружины можно установить на снятой ГБЦ после замены и притирки клапанов. Работы выполняются 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, они снимаются в соответствии с приведённой выше инструкцией (см. «Замена клапанных пружин и маслосъёмных колпачков»).
   

   Для замены клапанов и втулок нужно разобрать клапанные механизмы
6. ГБЦ переворачивается так, чтобы сторона, прилегающая к блоку цилиндров, была сверху. Старые клапаны извлекаются из своих направляющих.
   

   Старые клапаны нужно извлечь из своих направляющих
7. В направляющие вставляются новые клапаны и проверяются на люфт. Если требуется замена направляющих втулок, применяются специальные приспособления.
   

   Оправка для выбивания (вверху) и запрессовки (внизу) направляющих втулок
8. ГБЦ нагревается — можно на электроплите. Чтобы втулки лучше вошли в гнёзда, их следует смазать моторным маслом.
   

   Для установки новых втулок потребуется молоток с оправкой и моторное масло
9. Новые клапаны притираются к сёдлам ГБЦ с помощью специальной притирочной пасты и дрели. Во время вращения клапанные тарелки необходимо периодически прижимать к сёдлам деревянной ручкой молотка. Каждый клапан притирается несколько минут, затем паста удаляется с его поверхности.
   

   Притирка заканчивается, когда поверхность седла и клапана в месте контакта станет матовой
10. Установка клапанных механизмов и сборка ГБЦ производится в обратной последовательности. Перед этим поверхности головки и блока цилиндров тщательно зачищаются, промазываются графитовой смазкой, а на шпильки блока цилиндров надевается новая прокладка.
    

    При установке ГБЦ на блок цилиндров прокладка обязательно меняется на новую
11. При установке головки в блок цилиндров болты затягиваются динамометрическим ключом в строгой последовательности и с определённым усилием. Сначала для всех болтов применяется усилие 33.3–41.16 Н-м. (3.4–4.2 кгс-м.), затем они докручиваются с усилием 95.94–118.38 Н-м. (9.79–12.08 кгс-м.).
    

    Если не соблюдать порядок закручивания болтов, можно повредить прокладку и поверхность ГБЦ
12. При установке корпуса подшипников распредвала гайки на шпильках затягиваются также в определённой последовательности.
    

    Если не соблюдать порядок затягивания гаек крепления корпуса подшипников распредвала, можно перекосить сам распредвал
13. После установки ГБЦ и корпуса распредвала производится регулировка теплового зазора клапанов.

Видео: ремонт ГБЦ ВАЗ 2101–07

Почему прогорел клапан?Ремонт головки блока цилиндров ВАЗ 2101-07-Нива

Регулировка теплового зазора клапанов

Конструктивной особенностью двигателей классических моделей ВАЗ является то, что в процессе эксплуатации изменяется зазор между кулачком распредвала и рокером-толкателем клапана. Регулировать этот зазор рекомендуют каждые 15 тыс. км пробега. Для работы потребуются гаечные ключи на 10, 13 и 17 и щуп толщиной 0.15 мм. Операция несложная, и выполнить её сможет даже неопытный автолюбитель. Все действия выполняются на холодном двигателе в следующем порядке:

1. Согласно приведённой выше инструкции снимается клапанная крышка (п. 4 раздела «Демонтаж и ремонт головки блока цилиндров ВАЗ 2101»), затем крышка распределителя зажигания. Вынимается масляный щуп.
2. Совмещаются метки коленчатого и распредвала (п. 5 раздела «Демонтаж и ремонт головки блока цилиндров ВАЗ 2101»). Поршень четвёртого цилиндра устанавливается в положение ВМТ, при этом оба клапана закрыты.
3. Между рокером и кулачком распредвала 8 и 6 клапанов просовывается щуп, который должен входить в щель с небольшим трудом и не перемещаться свободно. Ключом на 17 ослабляется контргайка, а ключом на 13 выставляется зазор. После этого контргайкой зажимается регулировочный болт.
   

   При регулировке зазора ключом на 17 ослабляется контргайка, а ключом на 13 выставляется сам зазор
4. Коленвал проворачивается кривым стартёром по часовой стрелке на 180°. Аналогичным образом регулируются 7 и 4 клапаны.
   

   После поворота коленвала на 180° регулируются 7 и 4 клапаны
5. Коленчатый вал ещё раз поворачивается по часовой стрелке на 180° и регулируются 1 и 3 клапаны.
   

   Если щуп не входит в щель между кулачком и рокером, следует ослабить контрагайку и регулировочный болт
6. Коленвал ещё раз проворачивается по часовой стрелке на 180° и регулируются 2 и 5 клапаны.
   

   По окончании регулировки зазоров клапанов следует запустить двигатель и проверить его работу
7. Все детали, в том числе и клапанная крышка, устанавливаются на место.

Видео: регулировка зазора клапанов ВАЗ 2101

Настройка клапанов на ВАЗ 2101

Клапанная крышка

Клапанная крышка закрывает и герметизирует ГРМ, предотвращая вытекание смазки распредвала, клапанов и других деталей наружу. Кроме этого, через её горловину заливается новое моторное масло при замене. Поэтому между клапанной крышкой и ГБЦ установлена герметизирующая прокладка, которая меняется каждый раз после ремонта или регулировки клапанов.

После каждой регулировки клапанов уплотнительную прокладку клапанной крышки следует менять

Перед её заменой следует тщательно протереть поверхности ГБЦ и крышки от остатков моторного масла. Затем прокладка надевается на шпильки ГБЦ и прижимается крышкой. Необходимо, чтобы прокладка точно вошла в пазы крышки. После этого в строго определённой последовательности затягиваются гайки крепления.

При затягивании гаек клапанной крышки не следует прилагать слишком больших усилий — можно повредить поверхность крышки и прокладку

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

Ваз-классика. Крышка клапанов, устраняем течь масла.

Замена и ремонт клапанов на ВАЗ 2101 — работа довольно трудоёмкая и требующая определённых навыков. Однако, имея в наличии набор необходимого инструмента и последовательно выполняя требования инструкций специалистов, сделать её реально даже неискушённому автолюбителю.