Клапана 4A-FE: регулировка, зазоры,гнет ли, шайбы регулировочные

В современных автомобилях встречается два и более клапана на цилиндр двигателя. Роль первого (впускного) заключается в запуске топливно-воздушной смеси, роль второго (выпускного) состоит в выпуске отработанных газов. Клапаны приводятся в действие специальным газораспределительным или клапанным механизмом. Во время работы мотора клапаны расширяются, а когда двигатель автомобиля заглушен между ними должно присутствовать определенное расстояние.

В случае неправильной регулировки двигатель работает не эффективно, а ресурс деталей уменьшается. При увеличенных зазорах появляется отчетливый металлический стук, мощность двигателя снижается, в то время как при заниженных подгорают седла клапанов и снижается ресурс силовой установки. Владельцам автомобилей с двигателем 4A-FE важно знать, гнет ли клапана и нуждаются ли они в регулировке.

При обрыве ремня ГРМ у двигателя 4A-FE клапана не гнет.

Регулировка клапанов

Чтобы отрегулировать зазоры клапанов 4A-FE не обязательно обращаться на станцию технического обслуживания, процедуру возможно выполнить собственными силами. План-технология регулировки для мотора 4A-FE:

В первую очередь снимаем крышку клапанов и выкручиваем свечи с тем, чтобы облегчить вращение коленвала. Далее следует выставить поршень первого цилиндра в положение ВМТ такта сжатия. В таком положении производится проверка первого и второго цилиндра на впуске, а также второго и четвертого цилиндров на выпуске.
Затем необходимо провернуть коленвал на 360 градусов и произвести проверку третьего и четвертого цилиндров на впуске, а также первого и третьего цилиндров на выпуске. Показатели должны соответствовать рекомендуемым нормам: на впуске 0.19-0.29, на выпуске 0.39-0.49.

После проверки зазоров, в случае несоответствия рекомендуемым нормам производится непосредственно регулировка. Для этого демонтируем ремень навесного оборудования, избавляемся от шкива коленвала, а также нижней защитной крышки ГРМ.
Поршень первого цилиндра необходимо вновь выставить в положение ВМТ такта сжатия, потом провернуть на 45 градусов назад и демонтировать гидронатяжитель. Затем нужно демонтировать ремень ГРМ и снять распредвалы. Извлекаемые толкатели нужно аккуратно складывать в соответствии с номером клапана, чтобы не перепутать.

С помощью стрелочного индикатора нужно измерить толщину проставки внутри извлеченных толкателей. Результаты измерения заносим в подготовленную таблицу. Таким образом, получаем данные зазоров и видим, какие необходимо отрегулировать в соответствии с рекомендуемыми нормами. Формула: новая проставка – это старая проставка плюс номинальный зазор. Приобрести новые проставки в некоторых городах и регионах не просто, в таком случае можно установить деталь с близким размером.
После замены необходимых проставок устанавливаем толкатели на место и производим сбор в обратном порядке. Прокрутив несколько оборотов необходимо вновь замерить зазоры. Точного результата с первой попытки добиться сложно, однако, выявленные нарушения исправить получится.

Особенности конструкции

В своей серии двигатель 4A FE имеет средние характеристики и обладает следующими конструктивными особенностями:

рядное расположение 4 цилиндров, расточенных непосредственно в теле чугунного блока без гильз;
два верхних распредвала по схеме DOHC для управления газораспределением через 16 клапанов внутри алюминиевой ГБЦ;
привод ремнем одного распредвала, передача вращения с него на второй распредвал зубчатым колесом;
трамблерное распределение зажигания с одной катушки за исключением поздних версий LB, в которых для каждой пары цилиндров стояла своя катушка по схеме DIS-2;
варианты моторов для низкооктанового топлива LB имеют меньшую мощность и крутящий момент – 105 л. с. и 139 Нм., соответственно.

Схема газораспределения DOHC

Клапаны мотор не гнет, как и вся серия А, поэтому капитальный ремонт при внезапном обрыве ремня ГРМ делать не придется.

Зачем корректировать зазоры клапанов

Две ситуации, при которых регулировка клапанов 4A-FE необходима: «зажатие» и увеличение зазора.

По мере возрастания пробега машины изнашивается седло, а также фаска по краям наиболее широкой части клапана, вследствие чего тепловое расширение выталкивает широкую часть клапана («тарелку») из седла. Таким образом, падает мощность мотора, нарушается отвод тепловых масс, оплавляется «тарелка» и происходит негативное воздействие на катализатор.

По мере эксплуатации транспортного средства плоскость толкателя изнашивается, зазор увеличивается. Несвоевременная регулировка приведет к ухудшению ситуации и шумной работе мотора 4A-FE. При возникновении такой ситуации нарушаются фазы газораспределения, что негативно влияет на мощность силовой установки.

Регулировка клапанов: что это, зачем нужно, и что будет, если ее не делать

Что такое регулировка клапанов?

Работа обычного поршневого двигателя предполагает подачу в цилиндры топливовоздушной смеси и отвод из них отработавших газов. Обе функции выполняют клапаны – соответственно, впускные и выпускные, попеременно открываясь в нужное время для наполнения и опорожнения цилиндра. Управляет их работой распределительный вал, имеющий специальные кулачки, которые воздействуют на верхнюю часть клапана, открывая его в цилиндр. Конструкций приводного механизма существует несколько – распредвал может воздействовать на клапаны почти непосредственно, надавливая кулачком на толкатели, или, к примеру, через специальные коромысла, толкая один их конец, в то время как другой давит на клапан. Но в любом из случаев в конструкции есть интересующая нас особенность: тепловой зазор между кулачком распредвала и деталью клапанного механизма, которая открывает клапан. Ведь рабочая температура деталей двигателя, особенно клапанного механизма и собственно клапанов, очень высока, а при нагревании металл имеет свойство расширяться, что приводит, в частности, к удлинению клапана. Именно для компенсации этого расширения нужен тепловой зазор, а регулировка этого зазора и называется «регулировкой клапанов»

Да, с логической точки зрения формулировка «регулировка клапанов» не совсем верна. Клапан при нормальных условиях, когда на него не давит кулачок распредвала, закрыт: тарелка клапана плотно прижата пружиной к седлу в головке блока цилиндров, а должная герметичность обеспечивается фасками на обоих элементах. Соответственно, никакая регулировка клапану здесь не требуется – а вот тепловой зазор должен быть правильным. То есть, более корректно говорить не «регулировка клапанов», а «регулировка теплового зазора привода клапанов».

Зачем нужна регулировка клапанов?

Если представить себе комбинацию «клапан – толкатель – распредвал» без теплового зазора – то есть, плотно прилегающими друг к другу при неработающем двигателе, то несложно понять, что при выходе на рабочую температуру на удлинившийся клапан, «вытягиваемый пружиной из цилиндра» в сторону распредвала, из-за температурного расширения начнет постоянно давить этот самый распредвал, приводя к небольшому сжатию пружины и неплотному закрытию клапана. То есть, при достижении рабочей температуры клапан фактически перестанет полноценно выполнять одну из своих функций: плотно закрываться для герметизации камеры сгорания и ее изоляции от впускного или выпускного тракта.

Подобное может произойти, к примеру, из-за износа седел и тарелок клапанов. Соответственно, в этом случае регулировка клапанов нужна, чтобы обеспечить нужный тепловой зазор для обеспечения полного закрытия клапанов.
— Kolesa.Ru (@Kolesa_Ru) 3 июня 2021 г.

Второй вариант – увеличение теплового зазора: например, из-за износа поверхностей кулачков распредвала и элементов привода клапанов. В этом случае даже после достижения двигателем рабочей температуры между распредвалом и клапанным механизмом будет оставаться зазор, а касаться они будут ударно и только в момент воздействия кулачка. Это уже пагубно влияет на ресурс клапанного механизма, но есть и другие последствия: клапан будет открываться чуть позже и не полностью – а значит, ухудшится наполняемость цилиндра топливовоздушной смесью.

Что будет, если не регулировать клапаны?

Если не регулировать клапаны своевременно, это приведет к изменению теплового зазора. При этом и увеличение, и уменьшение теплового зазора, как мы уже поняли, негативно влияет на ресурс и работу двигателя. Уменьшение зазора означает неполное закрытие клапанов, которое приводит к ряду последствий. Негерметичность камеры сгорания из-за приоткрытого клапана приводит к падению компрессии и прорыву раскаленных газов во впускной или выпускной тракт (в зависимости от того, впускной или выпускной клапан приоткрыт).

Кроме того, стоит отметить значительно увеличивающуюся тепловую нагрузку на клапаны. Ведь плотный контакт закрытого клапана с седлом – это одно из важных условий его охлаждения, а если клапан неплотно прилегает к седлу, охлаждение ощутимо ухудшается. Особенно это касается выпускных клапанов: впускные дополнительно охлаждаются поступающей в цилиндры топливовоздушной смесью, а вот выпускные обеспечивают выход отработавших газов крайне высокой температуры, и для них охлаждение в зоне контакта с седлом имеет критическую важность. В крайнем случае плохое охлаждение клапана из-за малого теплового зазора может привести к его перегреву и разрушению – так называемому прогару. Кроме того, прорыв горящей топливовоздушной смеси в выпускной тракт повышает нагрузку на катализатор (а при его разрушении абразивная пыль может повредить и цилиндры).

Последствия увеличения теплового зазора несколько иные. Как было сказано выше, оно приводит к ударному воздействию распредвала на клапанный механизм, что негативно сказывается на его ресурсе, а также к несвоевременному и неполному открытию клапана. Ухудшение наполнения цилиндра топливовоздушной смесью при этом означает нарушение фаз газораспределения и снижение отдачи мотора: то есть, он будет хуже тянуть.

Как узнать, каким должен быть тепловой зазор?

Величина теплового зазора определяется производителем для конкретного двигателя: если конструкция мотора предусматривает регулировку клапанов, показатели обычно указываются в руководстве по эксплуатации. — Kolesa.Ru (@Kolesa_Ru) 3 июня 2019 г.

В целом величина теплового зазора, разумеется, очень невелика, это десятые доли миллиметра – примерно 0,1-0,4 мм. При этом ее обычно определяют с помощью набора щупов с шагом в 0,05 мм и менее – то есть, соблюдается точность до сотых. Стоит отметить, что тепловой зазор для впускных и выпускных клапанов различается: как мы уже знаем, выпускные клапаны нагреваются сильнее – а следовательно, сильнее увеличиваются в размерах и требуют большего теплового зазора.

На практике знать конкретные значения теплового зазора нужно только для регулировки – то есть, если вы не занимаетесь ей самостоятельно, эти цифры вам не слишком пригодятся.

Как узнать, когда регулировать клапаны

Периодичность регулировки клапанов, если она предусмотрена конструкцией мотора, указывается в руководстве по эксплуатации автомобиля. В целом эта процедура выполняется не так часто – обычно это каждые 50-80 тысяч километров. Однако и более частая проверка не повредит – особенно если машина оснащена газобаллонным оборудованием, так как газовое топливо повышает тепловую нагрузку на мотор.

Второй способ узнать о необходимости регулировки клапанов – это характерный звук: стук или цоканье при работе мотора, не проходящее по мере его прогрева.
— Kolesa.Ru (@Kolesa_Ru) 3 июня 2021 г.

Ну а если автомобиль приобретен не новым, и его пробег уже немаленький, то регулировка теплового зазора точно не будет лишней – нужно лишь выяснить, предусмотрена ли она конструкцией.

Как регулировать клапаны?

Существует несколько конструктивных вариантов регулировки теплового зазора. К примеру, один из вариантов – это подбор шайб нужной толщины, которые вставляются между толкателем клапана и кулачком распредвала. Для регулировки зазора он сначала замеряется с имеющейся шайбой, а потом шайба при необходимости заменяется на другую, большей или меньшей толщины. Альтернативный вариант при схожей конструкции – подборка не регулировочных шайб нужной толщины, а самих толкателей с необходимыми параметрами.

Еще одна вариация — это регулировка теплового зазора с помощью винтового механизма. В этом случае ничего подбирать не нужно: зазор измеряется щупом и затем при необходимости настраивается вкручиванием или выкручиванием регулировочного болта, который затем фиксируется контргайками — Kolesa.Ru (@Kolesa_Ru) 3 июня 2021 г.

Такой метод регулировки мы наглядно показывали в отдельном материале на примере Renault Logan.

Почему на некоторых моторах клапаны регулировать не нужно?

Неоднократное уточнение о том, что регулировка клапанов должна быть предусмотрена конструкцией мотора, весьма важно: ведь многие двигатели этой процедуры не требуют. Зависит это от того, оснащен ли мотор гидрокомпенсаторами: это устройства, предназначенные для автоматической регулировки теплового зазора. Они работают за счет масла, поступающего в них из двигателя (поэтому, собственно, и называются «гидро

компенсаторами») и полностью исключают необходимость периодической ручной регулировки клапанов. Сами они, конечно же, тоже не вечны – о необходимости их проверки и замены говорит все тот же цокающий стук, не исчезающий вскоре после запуска, а порой даже после прогрева двигателя. Однако главное, что нужно знать в контексте этого материала – это то, что моторам, оснащенным гидрокомпенсаторами, регулировка клапанов не нужна.

Условия и особенности проведения работ

Несмотря на отличия строения моторов, существуют общие принципы регулировки. В первую очередь следует позаботиться о соблюдении необходимого температурного режима 4A-FE, указанного в техническом руководстве. На прогретом агрегате возможна регулировка клапанов 4A-FE, однако, в таком случае зазоры изначально будут увеличены, вследствие чего процедура регулировки осуществляется с поправками.

Кроме того, измерять зазор следует при помощи специальных щупов, где основной – щуп шириной 10 мм. Показатель оптимального зазора на впуске и на выпуске – 0.15 мм. Однако данная цифра разнится в зависимости от конкретных моделей двигателей. Вследствие чего для точной процедуры понадобится полный комплект щупов, а если его нет, регулировка возможна с использованием стандартных щупов и тактильных ощущений опытного автомеханика.

Также помните, что после затяжки контргайки зазор сбивается, вследствие чего точное выставление затруднительно – для этого зазор изначально оставляется слегка увеличенным на небольшую погрешность.

Плюсы и минусы

Основным преимуществом конструкции 4A FE является тот факт, что поршень не гнет клапана в момент обрыва ГРМ привода. Остальными достоинствами являются:

наличие запчастей;
низкий эксплуатационный бюджет;
высокий ресурс;
возможность самостоятельного ремонта/обслуживания, так как навесное оборудование не мешает этому;

Основным недостатком является система LeanBurn – на внутреннем рынке Японии такие машины считаются очень экономичными, особенно в пробках. Для бензина РФ они практически не пригодны, поскольку на средних оборотах наблюдается провал мощности, излечить который не удается. Моторы становятся чувствительными к качеству топлива и масла, состояния высоковольтных проводов, наконечников и свечей.

Блок цилиндров 4A-FE

Из-за неплавающей посадки поршневого пальца и повышенного износа постелей распредвалов капремонт случается чаще, однако его можно выполнить своими руками. Производителем использовано высокоресурсное навесное оборудование, силовой привод имеет три модификации, в которых сохранены объемы камер сгорания.

Регулировка тепловых зазоров клапанов двигателя Тойота 4A-FE, 5A-FE, 7A-FE

Двигатели Toyota 4A-FE автомобилей Тойота Карина Е, Тойота Королла, Тойота Корона (АЕ92, АЕ95, АТ171 и AT180)

— Отсоедините высоковольтные провода от свечей зажигания, удерживая их только за резиновые наконечники. Неправильное обращение с проводами может привести к внутренним разрывам проводов.

— Снимите защитный кожух электропроводки двигателя и отсоедините электропроводку от крышки головки блока цилиндров.

— Отсоедините шланги системы принудительной вентиляции картера от клапана вентиляции картера.

— Отверните 3 колпачковые гайки, снимите резиновые втулки и крышку головки блока цилиндров вместе с прокладкой.

Двигатели Toyota 4A-FE (AE101, AT190), 5A-FE и 7A-FE автомобилей Тойота Карина Е, Тойота Королла, Тойота Корона, Кариб, Спринтер

— Отсоедините разъем генератора, провод генератора, разъем датчика аварийного давления масла, два хомута электропроводки.

— Отвернув два болта, снимите защитный кожух электропроводки двигателя и отсоедините электропроводку от крышки головки блока цилиндров.

— Отсоедините 2 шланга системы принудительной вентиляции картера от крышки головки блока цилиндров.

— Отверните 4 колпачковые гайки и снимите уплотнительные шайбы, крышку и прокладку крышки.

Двигатели Toyota 4A-FE автомобилей Тойота Карина Е, Тойота Королла, Тойота Корона (AE92, AE95, AT171 и AT180)

Если это условие не выполняется, то поверните коленчатый вал по часовой стрелке на 1 оборот (3600) и снова совместите канавку на шкиве с соответствующей меткой.

Двигатели 4А-FE (AE101 и AT190), 5A-FE и 7A-FE автомобилей Тойота Карина Е, Тойота Королла, Тойота Корона, Кариб, Спринтер

Убедитесь, что отверстие на шкиве привода распределительного вала совпало с меткой на крышке подшипника.

— С помощью щупа измерьте зазор между толкателем клапана и затылком кулачка распредвала.

— запишите значения величины зазора, выходящего за пределы, указанные в технических условиях; эти значения будут использованы для подбора регулировочной шайбы необходимой величины.

Номинальный тепловой зазор в клапанах (на холодном двигателе).

Поверните коленчатый вал на 1 оборот (3600) и снова совместите канавку на шкиве с соответствующей меткой и проверьте зазоры в клапанах.

двс 4A-FE (АЕ92, АЕ95, АТ171 и AT180)

Отрегулируйте тепловой зазор в клапанах.

Замените регулировочную шайбу:

— Поверните коленчатый вал таким образом, чтобы выступ кулачка клапана, в котором регулируется зазор, был ориентирован вверх и не касался толкателя.

— С помощью подходящего приспособления нажмите на толкатель клапана и разместите приспособление между распределительным валом и толкателем клапана; после чего удалите приспособление.

— Удалите регулировочную шайбу с помощью небольшой отвертки и магнита.

— Определите размер (толщину) регулировочной шайбы, обеспечивающий зазор в соответствии с техническими условиями и подберите регулировочную шайбу.

— Установите новую регулировочную шайбу, положите шайбу на толкатель клапана, приспособлением нажмите на толкатель и уберите приспособление

— Заново проверьте зазор.

Двигатели Тойота 4A-FE (АЕ101 и АТ190), 5A-FE и 7A-FE автомобилей Toyota Corolla, Corona, Toyota Carina E, Toyota Sprinter, Caldina

Отрегулируйте тепловой зазор в клапанах

— В данных двигателях для регулировки теплового зазора в клапанах требуется демонтаж распределительных валов.

— Поскольку осевой зазор распределительного вала очень мал, то при демонтаже вала его следует удерживать в горизонтальном положении, в противном случае возможно повреждение посадочного места упорной шайбы распределительного вала в головке блока цилиндров, что может вызвать заедание или поломку распределительного вала. Аналогичные требования необходимо соблюдать и при установке распределительных валов.

Регламент обслуживания 4A FE 1,6 л/110 л. с.

Рядный бензиновый двигатель 4A FE необходимо обслуживать в следующие сроки:

ресурс моторного масла составляет 10000 км, затем необходима замена смазки и фильтра;
топливный фильтр подлежит замене после 40000 пробега, воздушный в два раза чаще;
срок службы АКБ устанавливается производителем, в среднем составляет 50 – 70 тысяч км;
свечи следует менять через 30000 км, а проверять ежегодно;
вентиляцию картера и регулировку тепловых зазоров клапанов производят на рубеже 30000 пробега авто;
замена антифриза происходит после 50000 км, осматривать шланги и радиатор нужно постоянно;
выпускной коллектор может прогореть через 100000 км пробега.

Замена ремня ГРМ

Изначально несложное устройство ДВС позволяет производить ТО и ремонт собственными силами в гараже.