Ремонт механизмов регулировки фаз газораспределения

Представить себе современный двигатель без механизма регулировки фаз газораспределения практически невозможно. Сегодня подобные устройства есть и в «малолитражных» трехцилиндровых моторчиках, и в многолитровых V-образных «восьмерках». Само собой разумеется, что детали и узлы таких систем изнашиваются при эксплуатации и требуют замены во время капитального ремонта. Или их тоже можно ремонтировать? Во всяком случае, наши коллеги из США научились восстанавливать муфты фазовращателей и здесь рассказывают о своем опыте.

Мы начали восстанавливать фазовращатели еще в 1990-е годы по двум причинам. Во-первых, новые узлы зачастую невозможно было купить, а, если они и были в наличии, то оказывались слишком дорогими. Без ремонта (и до того, как подобные механизмы стали доступны на вторичном рынке) цены на новые детали у официальных дилеров кусались. Цена за 3-клапанную муфту Ford составляла $325, для мотора Nissan VQ40 - $230, механизмы для 2-литрового Kia - $400. И даже сегодня мы сталкиваемся с проблемами поставок некоторых механизмов фазовращателей, например – для Chevrolet Colorado, что подтолкнуло нас к освоению ремонта таких муфт, так как GMC их больше не предлагает.

Вторая причина, почему мы занялись подобным видом ремонта – наша философия: мы восстанавливаем изношенные детали и узлы, а не устанавливаем новые. Постепенно, шаг за шагом, мы освоили способы ремонта многих компонентов двигателя, и механизмы регулировки фаз газораспределения здесь не исключение. Теперь мы восстанавливаем все типы подобных механизмов.

Ремонт механизмов регулировки фаз газораспределения (муфт фазовращателей) очень успешен, потому что обычно причины поломок двигателей не в них. Обычно менее 1% поломок моторов вызывается плохим качеством самого фазовращателя. Большинство двигателей выходят из строя из-за загрязнения, низкого давления масла давления или поломки управляющего клапана. Так что большое количество шестерен/звездочек фазовращателей обычно пригодны к дальнейшему использованию.

Крайне редко встречаются шестерни/звездочки, поврежденные настолько, что их остается только выбросить. Хорошему качеству ремонта способствует чистота всех масляных каналов (их вскрытие и промывка строго обязательны), промывка всех фильтрующих элементов и строгое выдерживание масляных зазоров между деталями двигателя.

Фото. Системы регулировки фаз газораспределения есть двух видов: переключением или фазированием. Система переключения работает по принципу «да-нет»: т. е. сдвигает фазы на фиксированный угол вперед или назад. А система фазирования регулирует фазы постоянно и непрерывно. Такая система может фиксировать механизм в любом положении, в пределах рабочего диапазона.

Мы расскажем о процессе все: от демонтажа до проверки, расскажем, что работает правильно, а что нет.

Система регулировки фаз газораспределения проворачивает распределительный вал на определенный угол, в зависимости от оборотов и нагрузки на двигатель и позволяет двигателю работать при «идеальных» условиях в более широком рабочем диапазоне, чем при фиксированном положении распредвала. Система управления фазовращателем, используя информацию от множества датчиков двигателя, «командует» гидравлическим клапаном. Который, в свою очередь, направляет масло под давлением к муфте фазовращателя. Есть два основных типа механизма изменения фаз газораспределения: тип «винтовой пружины» и тип «масляной камеры». В большинстве двигателей используется механизм камерного типа. Муфта фазовращателя такого типа имеет внешний корпус, связанный со звездочкой газораспределительного механизма, и внутренний ротор, который связан с распредвалом. Промежутки между корпусом и ротором образуют рабочие камеры, разделяемые специальными уплотнениями. Стопорный штифт удерживает шестерню от смещения при запуске. Масло под давлением, наполняющее камеры, толкает ротор для поворота распредвала вперед или назад.

Ремонт механизма начинается с демонтажа деталей и их последующей промывки. Мы предварительно моем демонтированные детали в ультразвуковых ваннах, примерно полчаса, а затем вскрываем муфты фазовращателей. Затем все детали снов помещаются в моющие корзины. Ротор стоит оставить подсобранным с корпусом, чтобы не потерять уплотнения насадки или их пружины. Большинство уплотнительных насадок пластиковые, и они обычно теряются при промывании.

Важная причина, почему мы вскрываем муфту – потому что, внутри остается много масла и мелких загрязнений, которые невозможно будет вымыть. Еще одна причина вскрыть муфту – необходимость проверить наличие блокировки. Некоторые владельцы намертво блокируют муфту, чтобы увеличить мощность. Такое встречается во всех типах муфт.

После того, как все детали промыты, можно проверить их износ и повреждения. Больше всего страдают зубья шестерни ГРМ и боковые стенки корпуса, которые контактируют с торцевыми уплотнениями. Механизм с металлическими уплотнениями изнашивается больше, чем с пластиковыми. Любое повреждение, допускающее перетекание масла или заедание, в дальнейшем создаст проблему со перемещением деталей. Также надо проверить, повреждено ли отверстие стопорного штифта. Стопорный штифт подпружинен и он скользит к запорному диску, при работе шестерни. При блокировке муфты, пружина смещает штифт внутрь отверстия, поэтому заходная часть штифта может быть повреждена. Штифт или его паз испытывают на себе большие нагрузки и могут треснуть или сломаться. А износ запорных дисков может быть очень похожим на износ торцевой поверхности корпуса масляного насоса. Проверка муфты очень напоминает проверку масляного насоса – и там, и там вы можете увидеть похожие повреждения.

Обратная сборка – несложная. Детали движутся только в одном направлении, поэтому ошибиться сложно. Слегка смажьте все внутренние детали моторным маслом. Мы обычно используем масло типа 5W-30. Сборка механизма с пружиной немного сложнее. Самая очевидная ошибка – это установить ротор в корпусе вверх ногами, но в большинстве случаев стопорные диски не совместиться должным образом, и вы, поэтому, не сможете установить шестерню на распредвал. После того, как детали установлены, вы можете вручную завернуть болты, но, прежде чем болты будут затянуты полностью, вам надо выровнять ротор и стопорный диск, чтобы распредвал «подошел». Для этого вы можете использовать сам вал, или, как мы, - специальную оправку.

Болты затянуты, и шестерня готова к работе. Мы предварительно определяем момент затяжки крепежных болтов, прежде чем запустить деталь в дело. Можно для этого использовать разъединительный динамометрический ключ или маркировать болты перед отворачиванием. По нашему опыту, большинство из них тянутся моментом 13…14 Нм, но некоторые бывают затянуты на удивление слабо. Поэтому лучше всегда проверять крутящий момент для любого нового типа шестерни, которую вы устанавливаете.

Большинство ошибок при сборке всегда приводят к провальному результату: шестерня не подойдет к распредвалу или никогда не пройдет испытание. Нам встречались: отсутствие уплотнений, стопорных штифтов, поврежденные или неправильно установленные импульсные датчики. Механизм с отсутствующими деталями никогда не пройдет испытание: он не сдвинется и не заблокируется.

Чтобы избежать ошибок лучше использовать шаблоны и памятки для сборки.

Мы проверяем отремонтированные механизмы на нашем моторном стенде путем проверки перемещения ротора. Лучше это делать на небольших оборотах или с помощью стробоскопа. На испытательном стенде мы видим некоторые неисправности, чаще всего шестерня вообще не смещается, но это не всегда беда шестерни. Если есть проблемы с давлением масла, то шестерня-муфта просто не будет работать.

Большинство современных механизмов, с которыми мы сталкиваемся, очень простые, легко разбираются, чистятся, собираются и проверяются. Включение подобной услуги в перечень ваших ремонтных услуг позволит вам предложить лучшую цену вашим клиентам и подготовиться к появлению более сложных систем. Например, механизм изменения фаз газораспределения нового 5-литрового двигателя Ford, в котором управляющий клапан встроен в шестерню. Другой тип муфты, с которым вы можете столкнуться, - система электромагнитного привода на двигателях Nissan VQ35. На крышке корпуса установлен электромагнит, который работает с механическим фиксатором, прикрепленным к распредвалу. Если возникнет какая-либо деталь будет повреждена, как если бы привод коснулся магнита, ее надо заменить. Вы можете очистить детали и проверить сопротивление катушки, но вы не сможете проверить это устройство как муфту с гидроприводом. Вам придется удостовериться, что распредвал сместился, визуально.

И, напоследок, несколько полезных советов.

Если у вас нет обменного фонда механизмов муфты, которую планируете отремонтировать, то лучше всего найти их и подготовиться наилучшим образом до того, как начнете демонтаж. Я рекомендую фотографировать каждый шаг разборки устройства, чтобы обеспечить правильную сборку. Некоторые из этих компонентов содержат детали замысловатой формы, и вы должны быть уверены, что они вернутся на место в правильном положении. Если на шестерне есть датчик положения распредвала, будьте внимательны и зафиксируйте фазу, чтобы правильно вставить его назад. Есть шестерни, которые спрессованы вместе, а есть шестерни, которые стянуты болтами. С ними иметь дело проще, лишь проверьте крутящий момент на болтах, прежде чем снять шестерню.

Спрессованные шестерни, встречающиеся в моделях Nissan и GM, сложно демонтировать, для них требуются специальные оправки, которые обычно не валяются на полках. Для такого типа механизма мы маркируем все детали перед демонтажом, чтобы вновь собрать их в правильном положении. Если вы можете найти подходящую замену уплотнительным кольцам, этот тип муфты можно успешно восстановить.

Мы установили, что попытка помыть механизм, не открывая его, всегда оставляет загрязнение в нем, даже если использовать ультразвуковые очистители и даже если оставить их в ванне на ночь. Винтовые шестерни захватывают и удерживают все остатки старого масла. Как только вы поместите их в мойку, они впитают все из воды. Механизм нужно обязательно вскрыть, чтобы вымыть его, высушить и смазать должным образом.

Фото. Спрессованные шестерни, встречающиеся в моторах Nissan и GM, сложно демонтировать, для них требуются специальные оправки. Для такого типа механизма мы маркируем все элементы перед демонтажом, чтобы собрать их с правильной фазой распределения.

После того, как вы познакомитесь с ремонтом механизма изменения фаз газораспределения и разработаете свой собственный процесс их тестирования, вы обнаружите, что и процесс, и оборудование можно легко применить к другим продвинутым системам управления двигателем. Чтобы можно было и далее предлагать нашим клиентам продукцию, которую они хотят, и ремонтировать вместо того, чтобы заменять.