Снятие и установка распределительного вала в двигателе BMW М50

[UraSuper 138]

Предлагаю вниманию мастеров статью, на которую я наткнулся в поисках методов ремонта М50. Занятная... возможно, заинтересует кого-то.
Номера рисунков оставил в соответствии с оригиналом - чтобы проще было искать при необходимости. Перевод с некоторыми сокращениями - я опустил некоторые литературные изыски автора и оставил информацию, наиболее значимую с точки зрения самостоятельного ремонта двигателя.

Снятие и установка распределительного вала в двигателе BMW М50
Автор: Уэйн Р. Дэмспи
Оригинал статьи расположен по адресу  http://www.pelicanparts.com/bmw/techarticles/E36-Camshaft-Removal/E36-camshaft-removal.htm
Перевод с англ. В. Зобнин (С) 2013 Email: vladimir.a.zobnin@gmail.com

Недавно мне пришлось поменять прокладку головки блока цилиндров на моей BMW 325is с двигателем М50. Выполняя множество работ, я решил, что в моих же интересах будет заодно и полностью обновить привод клапанов, что требует демонтировать распределительные валы.

Я с самого начала не думал, что это будет проще пареной репы, поскольку знал, что распредвалы BMW – это не то же самое, что и валы других двигателей, с которыми я имел дело ранее. В частности, на 6-цилиндровых двигателях распредвалы очень длинные и полые, что делает их чрезвычайно восприимчивыми к изгибу и боковым нагрузкам, которыми валы могут нагружаться в процессе снятия.

После изучения заводской документации BMW стало ясно, что производитель рекомендует использовать для работы специальное приспособление, на что я подумал – Нет проблем! Куплю это приспособление и позже сдам его в аренду через «Пеликана» другим мастерам»

Эта хорошая задумка самопроизвольно улетучилась после того, как я узнал цену "приблуды" - 1400 долл., а также то, что в данный момент она не может быть поставлена. Мой дилер BMW рассказал целую историю про то, что это приспособление изготавливает один парень в небольшой конторе на родине, в Германии, и что поставка возможна не ранее, чем через восемь месяцев, да и то, если повезет. К тому же, нужно приобрести два устройства: одно для 4-цилиндрового двигателя и плюс адаптер к нему для использования на 6-цилиндровом.

Будучи рыцарем гаражного ремонта, я решил, что должен быть лучший вариант сделать все и без специального приспособления, и пустился по мастерским и знакомым владельцам BMW с вопросом, как они снимают распредвалы. Почти каждый отвечал, что отдавал свою машину дилеру и, только однажды я услышал, что использовалось рекомендованная оснастка. Хм, мало обещающая информация … Я даже услышал историю, как один несчастный нигер отдал свою 325is в сервис для замены распредвалов – и эти «мастера» их сломали при снятии. Чтобы напрочь сорвать крышу бедолаге, они заявили парню, что они тут ни при чем, и «обрадовали» его новостью, что теперь он должен купить еще и новые валы. Могу поспорить, что эти болваны даже не удосужились заглянуть в документацию BMW или хотя бы руководство Bentley с тем, чтобы понять, как это вообще делается.

ОК, сейчас моя цель – найти способ безопасно снять распредвалы без специального приспособления и, при этом, не сломать и не повредить их. В конце концов, это мне удалось при помощи специальной технологии, которую я сам разработал, изучая устройство ГБЦ. Побудил меня к творчеству один приятель, который рассказал, что видел как техники гоночной команды BMW аккуратно и быстро меняют распредвалы во время гонки без всяких устройств.

Займу еще немного времени для стандартного снятия с себя ответственности. BMW не рекомендует использовать эту технологию для снятия распредвалов с ваших двигателей. Если вы сделаете что-то неправильно, вы можете сломать валы, при этом их придется заменить (по 500 долл. за один новый вал) перед тем, как ваш двигатель снова заработает. Это в наихудшем случае. Тем не менее, если вы проявите аккуратность и подтвердите, что руки у вас растут из нужного места, а также будете точно следовать моим инструкциям и обращать внимание на мои предупреждения, то достигните такого же успеха, которого достиг и я. ЗАМЕЧАНИЕ: я не несу ответственности в случае, если при использовании описанной технологии вы переломаете свои распредвалы.
 

 

 

Немного о том, почему валы ломаются, а заодно обсудим методы, с помощью которых эти поломки можно предотвратить. Как было отмечено ранее, распределительные валы, установленные на двигателе М50, полые и очень длинные (Figure 1). Кроме того, они закалены, а поэтому очень хрупкие и легко ломаются. Скажу даже, что ломаются они намного легче, чем это может показаться, из-за сочетания геометрических характеристик и термообработки. Ключевой принцип сохранности распредвалов при снятии – это устранение неуравновешенных сил, возникающих при демонтаже.

Откуда берутся эти силы? Источник этих сил – сжатые клапанные пружины. Распределительный вал вращается вокруг оси и все время по крайней мере одна пара кулачков оказывает давление на гидрокомпенсаторы, которые передают усилие на пару клапанных пружин. Пружины в обратном направлении передают страшное усилие на распределительный вал, а деформации от этого воздействия равномерно распределяется по валу при помощи крышек подшипников, расположенных между каждой парой кулачков. Если вал изогнуть, или если сила не будет равномерно распределена по длине вала, он сломается.

 

 

 

 

Для понимания дальнейших действий, рассмотрим сначала принцип действия специального приспособления, использование которого рекомендуется BMW – оно показано на Figure 2 (11-3-260) и Figure 3 (11-3-270). Это приспособление используется для работы на 4-цилиндровых двигателях. Усилие через несколько штоков передается на каждую из крышек подшипников, которые удерживают распредвал на ГБЦ. При помощи этого приспособления равное усилие передается на крышку каждого подшипника (что очень важно). После того, как гайки крышки подшипников откручены, убирая усилие со штоков, мы высвобождаем вал и позволяем ему выйти из постели. И, когда кулачки вала перестают оказывать давление на клапанные пружины, мы можем спокойно удалить вал из ГБЦ.

Логично? По-моему, да. Но понимание проблемы – это только первый шаг. Кто-то может подумать, что такой же результат можно получить просто равномерно отпуская все крышки подшипников распредвала, например, откручивая каждую гайку на пол оборота пока все крышки не будут сняты. Должен заметить, что теоретически это может хорошо сработать, но мои исследования показали, что это почти самый верный способ сломать вал. Дело в том, что простое равномерное отворачивание крышек подшипников не гарантирует равномерного нагружения распредвала. Я не слышал деталей по поводу этого способа, но вместо этого совершенно точно слышал о нескольких случаях поломки валов, вследствие данной технологии, и поэтому далее этот способ не рассматриваю.

Проблема заключается в усилии, передаваемом клапанными пружинами на распределительный вал. Для безопасного снятия вала достаточно снизить или устранить это усилие. Как этого достичь? После нескольких часов размышлений я заинтересовался тем, сколько в действительности клапанов должны удерживаться открытыми при определенном положении распределительного вала. В общем случае, клапаны открываются и закрываются. Когда клапаны закрыты, они не передают на распределительный вал никакой нагрузки. Тогда имеется ли такое положение распредвала, при котором только одна пара клапанов находится в открытом состоянии? У меня есть утвердительный ответ на этот вопрос - да, такое положение имеется, и это ключевой момент технологии снятия распределительных валов, описанной далее.

 

 

В теории, если при определенном положении распредвала открытой остается только одна пара клапанов, то на него передается усилие только от двух соответствующих клапанных пружин – остальные пружины этого усилия на вал не передают. А поскольку каждая пара кулачков вала поддерживается одним из подшипников, расположенным между ними (Figure 5), потихоньку отворачивая соответствующую крышку подшипника, можно безопасно снимать усилие с одной пары кулачков, не допуская деформации вала, что делает невозможным его разрушение.

 

 

 

 

 

Вот такое непростое объяснение технологии для людей, не имеющих ГБЦ перед глазами. Посмотрим на Figure 6. На этой фотографии пара кулачков первого цилиндра указана красными стрелками, а остальных цилиндров – зелеными. Для вращения вала за квадрат на его конце можете использовать гаечный ключ, как показано на Figure 7. Если ГБЦ снята с автомобиля, убедитесь в том, что она лежит на двух небольших деревянных брусках (Figure 8) с тем, чтобы при открытии клапанов они не пытались приподнять корпус головки со стола.

Теперь вращайте распредвал до тех пор, пока пара кулачков первого цилиндра не начнет открывать клапаны. Здесь не важно, с каким валом вы работаете – со стороны впуска или выпуска. При вращении вала должно быть такое его положение, при котором клапаны первого цилиндра приоткрыты (открыты не полностью), а остальные – закрыты.

Как определить, что остальные клапаны закрыты? Легко – я просто просунул палец за распредвал и попробовал провернуть гидрокомпенсаторы. В случае если клапан закрыт, между распредвалом и компенсатором имеется небольшой зазор и кулачок не касается его поверхности, что позволяет вращать «гидрик» в колодце пальцем. В итоге, должно быть такое положение распредвала, при котором все клапаны цилиндров со 2-го по 6-ой закрыты, а определяется это положение свободным вращением соответствующих гидрокомпенсаторов.

 

 

Теперь немного о технике безопасности. Поскольку клапаны первого цилиндра будут открыты, распредвал будет находиться под большой нагрузкой от пружин открытых клапанов. Под этим усилием кулачок проскользнет по поверхности гидрокомпенсатора и распредвал провернется на некоторый угол, если его не удерживать. Поэтому я рекомендую выполнять работу с помощником. Один держит распредвал в необходимом положении (Figure 7 и Figure 9), другой – крутит гайки. Если произойдет проворачивание вала, он нагрузится усилием клапанных пружин и сломается. Кроме того, пробуя пальцами вращение гидрокомпенсаторов, в случае проворачивания вала (а произойдет это вращение очень быстро) вы можете серьезно травмироваться. Следуйте моему совету – работайте вдвоем.

На двигателе моей 325is 1993 года я нашел требующееся положение вала, при котором все клапаны кроме первого цилиндра закрыты. Хотя все распредвалы «трешек» BMW сходны по конструкции, профиль кулачков может различаться и необходимого положения можно не найти. В этом случае нужно найти одно из положений вала, при котором все клапанные пружины цилиндров со 2-го по 6-ой едва подгружены.

 

 

Для снятия вала его нужно повернуть в описанное выше «одно-единственное» положение и отвернуть крышки подшипников на 2-6 цилиндрах – на них не должно быть нагрузки, и после страгивания, они пойдут от руки. Убедитесь, что ваш помощник надежно удерживает распредвал (Fugure 10) – если вал провернется, то совершенно определенно сломается.

 

 

 

 

После снятия крышек подшипников заостряю ваше внимание на цилиндре номер 1 – начинайте осторожно, по 1/4 оборота, отворачивать гайки его крышки – это гарантирует ее одинаковую загрузку с обеих сторон. По мере ослабления гаек распредвал начнет подниматься под действием клапанных пружин. Если этого не происходит, слегка ударьте по крышке очень маленьким молотком для того, чтобы разблокировать крышку (Figure 11), и продолжайте откручивать далее. Гайки будут находиться под нагрузкой клапанных пружин практически до конца резьбы шпильки и только тогда их можно будет полностью отвернуть руками (Figure 12 и Figure 13) – это нормально. После снятия этой крышки подшипника больше ничто не удерживает распредвал в корпусе, и он может быть удален из головки (Figure 14). Не роняйте вал пол.

Альтернативный метод. Если не удается найти требующееся положение вала, в котором все гидрокомпенсаторы клапанов со 2-го по 6-ой цилиндр вращаются свободно, вам нужно немного отступить от поисанной процедуры и найти такое положение вала, при котором соответствующие кулачки едва-едва нагружают компенсаторы, что позволяет минимизировать нагрузку на вал. Удерживая вал в этом положении, отворачивайте гайки всех крышек подшипников по 1/4 оборота.

Установка вала производится в обратном порядке. Установите вал в корпус ГБЦ таким образом, чтобы кулачки цилиндров со 2-го по 6-ой находились на максимальном удалении от гидрокомпенсаторов. Кулачки 1-го цилиндра будут повернуты вниз, на компенсатор. Затягивайте гайки крышки подшипника первого цилиндра по 1/4 оборота, попеременно. Постоянно проверяйте «гидрики» - если все делается правильно, они должны свободно вращаться в колодцах. Если вы используете альтернативную технологию, затягивайте все гайки по 1/4 оборота. Гайки крышек подшипников должны затягиваться моментом 11 ft-lb (15 Нм).