Клапаны газораспределительного механизма автомобильных двигателей используются на четырёхтактных моторах и расположены в головке блока. Через них происходит впуск рабочей смеси и сброс отработанных газов. Тарелки клапанов имеют конические фаски и плотно притёрты к гнёздам, что проверяется на утечки при сборке мотора. Малейшая негерметичность ведёт к пропуску газов и потере компрессии.
Как определить прогар клапана
Прогорают обычно выпускные клапаны, которые в открытом состоянии омываются потоком раскалённых отработавших газов, нагреваясь до потери прочности и быстрого окисления жаропрочной стали их тарелок. В запущенных случаях это сопровождается ещё и трещинами в металле.
Впускные разрушаются редко, поскольку количество проходящих выхлопных газов здесь намного меньше по объёму, к тому же через них проходит относительно холодный поток свежей смеси (воздуха) в дизельных двигателях и бензомоторах с непосредственным впрыском топлива. Это хорошо охлаждает тарелки в дополнение к отводу тепла через гнездо.
По теме: Как найти подсос воздуха во впускном коллекторе
С точки зрения симптомов, появляющихся после прогара, особой разницы, какой именно клапан прогорел, нет. Компрессия, то есть способность цилиндра сжимать смесь перед воспламенением, пропадёт или уменьшится в любом случае.
Симптомы
Поскольку клапаны редко прогорают одновременно во всех цилиндрах, то первым признаком станет «троение» мотора. Этот термин возник по причине преобладающей доли четырёхцилиндровых моторов, когда при отказе одного двигатель работает на трёх оставшихся. Так стали называть любое прекращение воспламенения в цилиндре, независимо от их общего количества.
Компрессия, если она не пропала полностью, особенно важна на малых оборотах и при запуске. В этих режимах прогоревший клапан себя и проявит в первую очередь. Снятие свечи покажет почернение изолятора, возможен запах бензина, если ЭБУ двигателя ещё не отключил соответствующую форсунку.
Сводный перечень симптомов носит достаточно типовой характер:
- пропуски воспламенения в одном из цилиндров;
- быстрое забрасывание свечи несгоревшими углеводородами;
- выстрелы в глушитель, часть топлива выбрасывается на выпуск и воспламеняется там;
- запах бензина в картере, несгоревшее топливо стекает по стенкам цилиндра и растворяется в масле, после чего снова проходит через вентиляцию и обогащает смесь в исправных цилиндрах;
- компрессия сильно падает, иногда до нуля.
Именно замер компрессии даст сигнал к переборке мотора. Следует отличать проблемы с поршневыми кольцами от прогоревшего клапана.
Обычно проводится дополнительная проверка путём вливания примерно 5 мл моторного масла через свечное отверстие. Если компрессия вырастает – виноваты кольца (так называемая масляная компрессия), если нет – газы уходят через клапаны или пробитую прокладку, но всё равно головку придётся снимать, после чего всё станет ясно и наглядно.
Прогар клапана прекрасно видно по состоянию его фасок.
Ремонт после прогара клапанов
Когда в процессе диагностики точно выяснилось, что клапаны прогорели, необходимо прекратить эксплуатацию двигателя и приняться за его ремонт. Прежде всего, нужно устранить причины возникновения неисправности, поскольку если этого не сделать, то она обязательно возникнет вновь.
Если установлено, что причиной прогара клапанов стала неправильная их регулировка, то нужно заменить их на новые и верно отрегулировать. В современных автомобилях для устранения такой неполадки часто приходится также менять гидрокомпенсаторы.
При износе направляющих втулок и ослабления пружин, их также необходимо поменять вместе с клапанами. Для их замены следует подбирать только детали, которые изготавливаются известными и надежными производителями, чтобы быть полностью уверенным в их высоком качестве.
В тех случаях, когда причиной прогара клапанов стала неисправность системы охлаждения двигателя, то отремонтировать нужно в первую очередь именно ее, и только потом браться за замену клапанов. Наконец, в любом случае следует отказаться от использования некачественного топлива и изменить режимы функционирования силового агрегата таким образом, чтобы он не работал на обедненной топливной смеси.
Почему прогорают клапана двигателя (основные причины)
В обычном режиме клапан некоторое время находится в гнезде, будучи плотно прижат к ответной фаске клапанной пружиной. При этом он интенсивно охлаждается через контакт фаски с металлом гнезда. Перепад температур здесь велик, поэтому теплообмен идёт быстро.
Двигатель рассчитывается очень точно, поэтому любая из причин повышения температуры тарелки клапана нарушит баланс отвода тепла, и средняя температура начнёт расти. Металл потеряет свои свойства, начнётся быстрое окисление и прогар.
Детонация
Детонация возникает при активации аномального горения распространяющимся фронтом пламени. Способствуют этому многие причины:
- плохие антидетонационные свойства бензина (октановое число ниже того, на которое рассчитан двигатель);
- слишком высокая степень сжатия;
- переобеднение смеси;
- высокая температура в камере сгорания;
- увеличенный угол опережения зажигания.
При детонации энергия больше расходуется на ударные разрушения деталей и локальные перегревы, что относится и к клапанам. Вопрос лишь в том, какая деталь разрушится раньше, после чего двигатель остановится.
Нарушение теплового зазора
Клапаны, особенно выпускные, нагреваются при работе сильнее, чем металл хорошо охлаждаемой головки блока. Поэтому геометрическое увеличение их размеров за счёт теплового расширения требует компенсации.
В конструкциях мотора с нежелательным удлинением стержня клапана борются двумя способами – созданием тепловых зазором между кулачком распределительного вала и толкателем, а также применением различных гидрокомпенсаторов.
Как и почему прогорают?
Многим непонятно как металлические клапана могут прогорать, однако все дело в том, что «прогар» это скорее термин, который прижился среди опытных мотористов. На самом же деле прогоревший клапан представляет собой клапан с образовавшейся на нем трещиной или деформированным в результате воздействия высоких температур участком. Такие повреждения приводят к нарушению герметичности, клапан плохо прилегает или не может удерживать компрессию необходимую для нормальной работы ДВС.
Существует много причин, по которым возникает прогар. Опытные спецы, как правило, выделяют среди них 5 наиболее популярных. А именно:
- Заводской дефект или брак деталей;
- Бедная смесь;
- Некорректная регулировка клапанов;
- Нарушения в работе системы ГРМ или отдельных ее узлов;
- Нарушения в работе системы охлаждения.
Причем «заводской брак» не зря идет первым пунктом. Не так давно было доказано, что порядка 20% от всех подобных поломок происходят именно по вине дефектных деталей, установленных самим производителем авто, проще говоря из-за заводского брака. Прогар бракованных деталей происходит из-за нарушения технологии изготовления клапанов, а также использования материалов низкого качества. Также подобные «болячки» порой случаются по вине неправильной сборки или регулировки еще на конвейере.
Неправильная регулировка клапанов также относится к одной из наиболее популярных причин прогара клапанов. Некорректная регулировка тепловых зазоров клапанов ведет к перегреву детали, после чего ее прочность снижается, а сам процесс разрушения — всего лишь вопрос времени. Причем «болеют» этой болячкой не только клапана, отрегулированные вручную, но и те, где регулировка производится автоматически. Гидрокомпенсаторы, которые собственно и отвечают за автоматическую регулировку тепловых зазоров, нередко выходят из строя. В результате этого клапана могут перегреваться и прогорать.
Превышение температурного режима возможно при плохом охлаждении мотора, при неисправностях топливной системы, а также нарушении процесса сгорания ТВС. Также довольно частая поломка, способствующая перегреву клапанов — износ направляющих втулок клапанов. Выработка в паре с ослабленной прижимной пружиной, часто приводит к смещению клапана и неправильному положению, в результате чего происходит ее перегрев и прогорание.
Причины горения клапанов на бензиновом ДВС
Основная причина здесь – отклонение горения смеси от оптимального режима. Медленно горят как слишком бедная, так и богатая смеси. В любом случае будет наблюдаться рост температуры тарелки клапана со всеми вытекающими последствиями.
При бедной смеси ситуация усугубляется наличием избыточного кислорода, что создаст тот же эффект, что и при кислородной резке металлов.
Перегревать тарелку будет и слишком хороший бензин, то есть с октановым числом выше, чем то, на которое рассчитан двигатель.
Высокоооктановый бензин также сгорает медленнее, перегревая детали выпускной системы. Это хорошо известно владельцам старых автомобилей, рассчитанных на бензины, которых уже давно нет в продаже. Приходится повышать их степень сжатия, чтобы не допускать перегревов.
Нагар на клапанах. Причины, симптомы и как от него избавиться?
Впускной клапан газораспределительного механизма открывает доступ в цилиндр топливо-воздушной смеси и прекращает доступ перед началом такта сжатия. В случае с дизельным двигателем клапан пропускает в камеру сгорания только воздух.
При обрыве ремня ГРМ впускные клапана «зависают», так как распредвал перестает вращаться. Тарелки клапанов, оказавшихся открытыми, ударяются о поверхность цилиндра
Клапана располагаются под углом от 30 до 45 градусов относительно вертикальной оси. Тарелка впускного клапана больше, чем у выпускного. Разница обусловлена тем, что в момент открытия впускного клапана в камере сгорания образуется разрежение, а в момент выпуска — повышенное давление. Сила разрежения ниже силы давления, поэтому для впуска требуются клапана с большей поверхностью головки, чтобы обеспечить пропускание необходимого объема топливо-воздушной смеси.
Зачем нужны клапана в ГРМ?
Информация совсем для чайников, но она нужна для понимания всего процесса в целом. Клапана это определенные элементы ГРМ, которые закрывают камеру сгорания — в нужный момент — не выпуская от туда воспламененную смесь. Благодаря этому смесь давит на поршень, он в свою очередь идет вниз (раскручивая коленвал), благодаря чему происходит работа двигателя.
Причем клапана должны герметизировать систему ГРМ, то есть они не должны пропускать газы, от слова вообще. Это важно и запомните это!!!
В системе ГРМ мы можем видеть два типа клапанов:
- Впускные – через них заходит новая воздушная или воздушно-топливная смесь в двигатель (в зависимости какой у вас впрыск топлива)
- Выпускные – через них выходит отработанные газы, которые уже сгорели в двигателе
Причем диаметр тарелки клапана, может различаться у некоторых производителей. Делается это для того, чтобы увеличить прохождение смесей (как новой поступающей, так и отработанной). Однако большой конструкцию делать не стоит, он будет тяжелый, будет обладать большой инерцией, и будет работать не так эффективно. Поэтому тут нужна золотая середина.
Как будет работать двигатель и что будет если клапана зажать?
Как понять, что клапана зажало
Если после запуска мотор нормально работает, но при долгой работе тяга падает – это симптом зажатых клапанов. Еще одним признаком зажатых клапанов могут быть выстрелы в глушитель при сбросе газа. Т.к. камера сгорания не закрыта полностью, компрессия снижается и происходит нарушение рабочего процесса. Лучше при регулировке превысить допустимый зазор, чем сделать его меньше.
Прогоревший клапан необходимо отремонтировать как можно быстрее!
Последствием зажатых клапанов является перегрев, повышенный расход топлива и, как следствие, прогар. С прогоревшим клапаном эксплуатировать двигатель нежелательно, это приводит к прогару седла клапана. Что обернется автовладельцу заменой всей головки.
Как образуется нагар?
Вообще тут есть несколько причин:
- Например, от плохого топлива, низкого качества, с большим количеством серы, при сгорании которого выделяется много гари – все это способствует образованию нагара на клапанах.
- Пропускание масла через маслосъемные колпачки (сальники) клапанов, масло попадает вниз, оседает и пригорает на клапанах, вот вам и нагар.
- EGR (система предназначена для дожигания отработанных газов, сейчас мы не будем углубляться, как она работает) просто нужно понять, что некоторая часть отработанных газов, возвращается из выпускного коллектора во впускной для дожигания, ну и соответственно несет с собой некоторое количество нагара, который может осесть на стенках, тарелках клапана и т.д.
- От времени. При больших пробегах, нагар «волей – неволей» может образовываться сам. Ведь у нас двигатель внутреннего сгорания, и образования различных налетов, это нормально
Почему начинают прогорать клапана после установки ГБО
Газ имеет очень высокое октановое число, на которое моторы не рассчитаны. Даже если правильно отрегулировать смесь, температура выпускных клапанов будет выше, чем при эксплуатации на штатном бензине. Отсюда повышенный износ сёдел и необходимость в частой регулировке тепловых зазоров.
Если эту операцию пропустить, то клапан «зависнет», то есть перестанет закрываться и быстро прогорит. Но даже если имеются гидрокомпенсаторы, то при работе в условиях постоянного перегрева искажается правильная геометрия рабочих фасок. Ухудшается охлаждение, а запаса по температурной стойкости уже нет.
Это интересно: Почему свечи зажигания черные
Часто ГБО оказывается недостаточно точно отрегулировано. Стремясь к экономии, смесь переобедняют, она очень медленно горит, температура растёт, мощность падает.
Вместе с необходимостью увеличивать тепловые зазоры этот фактор надо учитывать при установке ГБО на не предназначенные к тому моторы.
Неисправности клапанов двигателя автомобиля ВАЗ 2108, 2109, 21099
Клапанный механизм карбюраторных двигателей автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 и их модификаций довольно надежен и может без проблем (при должном обслуживании) выходить пару сотен тысяч км пробега.
На примере карбюраторного двигателя 21083 автомобиля ВАЗ 21093 (21083, 21099) посмотрим какие могут возникнуть неисправности в работе этого механизма, их признаки и возможные причины. А так же наиболее оптимальные способы самостоятельного решения этих проблем.
Неисправности клапанов двигателя 21083 автомобиля ВАЗ 21083 (21093, 21099)
— Нагар на клапанах
Нагар на впускном и выпускном клапанах карбюраторного двигателя 21083 ВАЗ 21083, 21093, 21099
Черный рыхлый и твердый лаковый нагар на тарелках и стержнях клапанов нарушает работу газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя. В результате он начинает «троить», хлопать в глушитель, снижается его мощность и приемистость при разгоне, появляются провалы при нажатии на педаль газа. В качестве дополнения с двигателем приключается «дизелинг» — калильное зажигание (работа после выключения зажигания).
Основная причина таких негативных явлений — уменьшение просвета между кромками тарелок клапанов и их седлами в головке блока, в результате чего во время впуска, в камеры сгорания попадает меньше топливной смеси.
Помимо этого если из-за нагара клапана неплотно прилегают, снижается компрессия в цилиндрах двигателя. Соответственно мощность и приемистость падают, двигатель попросту не тянет. В качестве «бонуса» начинается обгорание и разрушение кромок тарелок клапанов, что еще более усугубляет ситуацию.
Для очистки можно применить специальные средства или ультразвук, но самый безопасный и надежный способ — очистка клапанов вручную (правда для этого придется снимать головку блока).
Еще больше признаков и причин появления нагара на клапанах в специальной статье на сайте «Нагар на клапанах, почему и что делать?».
— Стучат клапана (клапан)
Проверка тепловых зазоров клапанов на двигателе 21083 при помощи плоского щупа
Частый металлический дробный стук под клапанной крышкой во время работы двигателя на холостом ходу — признак наступивших проблем с клапанами. В большинстве случаев стук клапанов появляется при увеличенных тепловых зазорах между торцом стержня клапана и толкателем. Происходит это либо из-за неправильной регулировки теплового зазора, либо от стирания торцов клапанов на двигателях с большим пробегом или с плохим маслом. Стучать могут как все (или почти все) клапана, так и один или пара.
В худшем случае клапан начинает стучать если он погнут и подвисает в направляющей втулке. В таком случае придется снимать и разбирать головку блока чтобы заменить его.
Практически всегда стук клапанов сопровождается неустойчивыми оборотами холостого хода и снижением мощности и приемистости двигателя так как ухудшается наполняемость и вентиляция камер сгорания из-за уменьшения зазора между тарелкой и седлом клапана.
На двигателе 21083 можно самостоятельно проверить и отрегулировать тепловые зазоры в клапанном механизме. Для этого нужна пара плоских щупов, набор регулировочных шайб и два-три ключа. См. «Проверка тепловых зазоров клапанов на двигателях ВАЗ 2108, 2109, 21099».
— Обгорание и разрушение тарелок клапанов
Измерение компрессии в цилиндрах карбюраторного двигателя — верный способ проверить герметичность клапанов
Слишком маленькие тепловые зазоры клапанов («клапана зажаты») приводят к неплотному прилеганию их тарелок к седлам в головке блока. В такой ситуации происходит перегрев, обгорание, прогорание и разрушение кромок тарелок. Страдают так же седла клапанов.
Аналогичный эффект наблюдается при возникновении детонации при работе двигателя.
Последствия таких процессов для двигателя печальны. Так как герметичность пары тарелка-седло нарушена, сразу снижается компрессиия в цилиндрах и как следствие падает его мощность и приемистость, ухудшаются процессы горения топливной смеси в камерах сгорания. Возможна «стрельба» в глушитель или в карбюратор (в зависимости от того впускные или выпускные клапана «зажаты»), повышается расход топлива.
Победить такую проблему самостоятельно бывает очень сложно. Если процесс подгорания тарелок только начался, поможет проверка и регулировка тепловых зазоров клапанов. Если все уже запущено, необходима замена клапанов с зенковкой седел в головке и последующей притиркой.
Существует пара способов проверки герметичности клапанов. Первый — это измерять компрессию в цилиндрах и по динамике ее роста определять, что неисправно клапана или кольца. Второй — подача воздуха под давлением в свечные колодцы. Подробно этот способ описан в статье «Безразборная проверка исправности клапанного механизма двигателя».
— Обломана пружина клапана (осадка пружин)
Поломка пружины клапана приведет к тому, что он будет не плотно закрываться. Появится стук и начнется обгорание тарелки клапана. Последствия такой неисправности аналогичны описанным выше.
Помимо поломки возможна осадка пружин (уменьшение длины) что так же приводит к неплотному прилеганию тарелок к посадочным гнездам.
— Износ направляющих втулок клапанов или их плохая посадка
Пара стержень клапана — направляющая втулка, на двигателях с пробегом, часто бывают изношены. Помимо этого некачественный ремонт с заменой направляющих может привести к прослаблению их посадки в головке блока. В результате моторное масло через увеличившиеся зазоры при движении поршней «засасывается» в камеры сгорания. Состав топливной смеси и условия сгорания нарушаются, свечи зажигания забрасываются маслом, нарушается искрообразование. В результате в работе двигателя появляются перебои, ухудшается запуск и работа на холостых, снижается мощность и приемистость.
Маслосъемные колпачки клапанов можно заменить самостоятельно. Для замены направляющих втулок необходима печь для нагрева головки до определенной температуры и морозильник для охлаждения новых втулок, иначе ремонт будет некачественным.
— Износ маслосъемных колпачков
Рассухаривание клапанов перед заменой маслосъемных колпачков двигателя автомобиля
Изнашиваются как сами маслосъемные колпачки, так и стержень клапана в месте контакта с колпачком. Как следствие — попадание моторного масла в камеры сгорания. См. «Признаки неисправности маслосъемных колпачков клапанов».
Примечания и дополнения
— Очень часто на двигателях автомобилей ВАЗ 2108, 2109. 21099 и их модификаций, прошедших уже не один круг, имеется не одна неисправность клапанов. а сразу несколько. Поэтому для диагностики клапанного механизма нужно применять комплексный подход.
— Для продления жизни клапанному механизму двигателя и предотвращения возникновения его неисправностей необходимо лить в двигатель качественное моторное масло, предназначенное конкретно для него, производить его замену не реже чем раз в 10.000 км пробега (на видавших виды двигателях 7-8 тыс), раз 30.000 тыс км пробега проводить проверку тепловых зазоров клапанов, следить за исправностью системы питания и системы зажигания.
Twokarburators VK — Еще информация по теме в нашей группе ВКонтакте, на Фейсбук Twokarburators FS и в Одноклассниках — Twokarburators OK
Еще статьи по двигателям автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099
— Карбюраторный двигатель глохнет при сбросе газа, причины неисправности
— Почему чернеет выхлопная труба глушителя?
— Признаки износа или залегания поршневых колец двигателя автомобиля
— Как рассухаривать клапана двигателя?
— Прогорела головка блока, признаки и причины неисправности
Прогар клапана на дизельном моторе
Принципиальной разницы в причинах прогара между дизелями и бензиновыми моторами нет, отличия сводятся к особенностям неисправностей топливной аппаратуры. У дизелей старой и новой школ она организована разными способами.
Общими являются только проблемы с форсунками, которые могут вызывать отклонения в количестве цикловой подачи за счёт перелива или наоборот, малой производительности.
Особенностью старых моторов могут быть нарушения в работе механических автоматов опережения впрыска, играющего примерно ту же роль, что и опережение зажигания в бензомоторах. У современных дизелей это отслеживается куда точнее и надёжнее. Но при этом наиболее эффективные моторы на тяжёлом топливе очень критичны к составу смеси из-за использования турбонаддува.
Возможна излишне жёсткая работа, изменяющая тепловой режим и подвергающая камеры сгорания нештатным ударным нагрузкам.
Последствия
Начавший пропускать газ клапан будет постепенно разрушаться. Это может привести к поломкам прочих деталей, стенок цилиндра, поршня, колец. Несгоревший бензин приведёт к порче катализатора, а попав в масло, сильно поменяет его свойства, что может вывести из строя вкладыши и коленвал.
Двигатель будет вибрировать, разрушая навесную арматуру и крепления силового агрегата. Мощность упадёт, расход вырастет.
Можно ли ездить
Ездить с потерей компрессии крайне нежелательно. Своевременный ремонт минимизирует последствия, сохранив двигатель в целом.
Все его детали и системы прочно связаны в процессе работы, нарушение этого баланса приведёт к лавинообразному росту разрушений. Вместо замены клапанов и устранения причины прогара потребуется капитальный ремонт двигателя.
Сколько стоит устранить проблему
Цена услуги по устранению прогара очень сильно зависит от марки и модели автомобиля, причины отказа, уже наступивших последствий, а также общего состояния двигателя.
Потребуется снять головку блока и перебрать её, заменив клапаны, возможно их сёдла и направляющие, сальники и произведя притирку тарелок к гнёздам. В простых случаях можно уложиться примерно в 6000 рублей, но и эта цифра не несёт никакой полезной информации.
Дело в том, что при вскрытии любого двигателя может выявиться масса проблем с весьма трудоёмкими решениями. Ослабшие и сорванные резьбы, нарушенная геометрия стыка головки с блоком, дефектные гидрокомпенсаторы и многое другое.
Предсказать это заранее невозможно. Отсюда очень важно обращаться за ремонтом к проверенным специалистам с хорошей репутацией. Неграмотно или поспешно проведённый ремонт может дать обратный эффект. Как и установка деталей, не обладающих требуемым качеством.
