Уплотнения двигателей. Сальники клапанов

Необходимость уплотнения стержней клапанов у автомобильных двигателей связана с возможностью поступления масла в газовоздушные каналы из верхней части головки блока через зазоры между стержнями и направляющими втулками клапанов.

Наиболее распространено уплотнение стержней клапанов с помощью специальных сальников - маслосъемных или маслоотражатепьных колпачков (рис. 2.185), применяемых практически на всех современных двигателях. Чаще других используются колпачки, армированные стальной втулкой (рис. 2.185, а), устанавливаемые с натягом на поясок направляющей втулки клапана. Уплотнение стержня достигается поджатием уплотняющей кромки колпачка пружиной. Недостатком варианта а является возможное ослабление посадки колпачка при старении резины, в результате чего колпачок может соскочить со втулки.

Этого не произойдет у армированных и неармированных колпачков с буртиком, заходящим в проточку направляющей втулки (варианты б и в). Такая конструкция характерна, в основном, для двигателей японских автомобилей (HONDA, MITSUBISHI). В прошлом довольно широко использовались неармированные колпачки с широкой уплотняющей поверхностью (варианты г и д).

В таких конструкциях уплотнение достигается силами упругости самой резины, создающей натяг на нескольких уплотняющих кромках (MERCEDESBENZ, GM, FORD, CHRYSLER). На некоторых старых моделях MERCEDES-BENZ вместо резины использован фторопласт (вариант е). Недостатком вариантов г, д, и, особенно, е является ухудшение уплотняющих свойств при износе направляющей втулки или стержня клапана, т.к. эти колпачки менее эластичны и не могут отслеживать большие поперечные колебания стержня.

Кроме этого, вариант г при больших пробегах сильно (в десятки раз) уступает другим конструкциям по расходу масла, т.к. он не имеет элементов (кольцо, пружина), поджимающих рабочую кромку к стержню клапана.

Фторопластовые уплотнения, помимо указанных, имеют еще один существенный недостаток. При длительной работе на посадочном поясе направляющей втулки наблюдается износ (рис. 2.186) в виде кольцевой канавки. В результате при замене уплотнения у нового колпачка посадка на втулке оказывается “слабой” вплоть до соскакивания его со втулки при работе двигателя.

Рис. 2.186. Износ направляющей втулки клапана с "жесткими" фторопластовыми маслосъемными колпачками: А — место износа и пропуска масла

Колпачки при работе двигателя нагреваются до 120°С и выше. При таких температурах нитрильные резины, применявшиеся на некоторых двигателях прошлых лет выпуска, достаточно быстро стареют (твердеют) и колпачки начинают пропускать большое количество масла. На современных двигателях наибольшее распространение получили акрилатный и фторкаучук, практически не подверженные старению при высокой температуре и сохраняющие удовлетворительные уплотняющие свойства даже при пробегах автомобиля свыше 120/150 тыс. км.

На двигателях прошлых лет выпуска иногда устанавливали уплотнения клапанов в виде резиновых колец (VOLVO, GM) или маслоотражательных колпачков (FORD) из пластмассы или резины, закрепляемых на стержне клапанов (рис. 2.185, ж, з). Эти конструкции удовлетворительно работали при условиях подачи небольшого количества масла в головку, определенного направления потока масла в головке, узких фаз газораспределения, характерных для низкофорсированных двигателей, в том числе с нижним расположением распределительного вала.

Для современных двигателей с большим перекрытием фаз и настроенной выпускной системой требования к уплотнениям клапанов значительно более высоки. Плохое уплотнение выпускных клапанов нередко дает здесь тот же эффект по расходу масла, что и нарушение уплотнения впускных клапанов.