Как определить рабочий клапан двигателя

Как определить рабочий клапан двигателя

Что такое клапан двигателя

Это деталь двигателя и одновременно крайнее звено газораспределительного механизма. Клапанная группа включает в себя: пружину, направляющую втулку, седло, механизм крепления пружины. Все эти детали работают в тяжёлых механических и тепловых условиях, испытывая колоссальные нагрузки.

Сопряжение седло-клапан, подвергается наибольшему воздействию высоких температур и ударных нагрузок. Кроме того, детали постоянно испытывают недостаток в смазке по причине высоких скоростей работы. Это вызывает их интенсивный износ.

Требования, предъявляемые к группе:

  • Герметичность работы клапана в сопряжении с седлом;
  • Высокий коэффициент обтекаемости, при входе и выходе рабочей смеси из камеры сгорания;
  • Небольшой вес деталей группы;
  • Детали должны быть высокопрочными и одновременно жёсткими;
  • Стойкость к высоким температурам;
  • Эффективная теплоотдача клапанов;
  • Высокое сопротивление механическим и ударным нагрузкам;
  • Противодействие коррозии.

Работа клапанов двигателя

Назначение и особенности устройства

Назначение клапана, открывать и закрывать отверстия в головке блока цилиндров для выпуска отработанных газов либо впуска новой рабочей смеси. К основным элементам детали относятся головка и стержень. Переход от стержня к головке служит для плавного отвода газов, чем он плавней, тем лучше будет наполнение, либо очистка камеры сгорания.

Отработанные газы, выходя из камеры сгорания, создают сильное избыточное давление, а чем меньше площадь тарелки клапана, тем меньшие нагрузки он испытывает, вот почему выпускной клапан двигателя делается меньшего диаметра, а требования к нему выше. Так, при работе, головка выпускного клапана нагревается до 800-900.°С на бензиновых двигателях и до 500-700°С на дизельных моторах, впускной, нагревается до 300°С.

Именно по этим причинам при изготовлении выпускных клапанов нужны сплавы и материалы, обладающие повышенной жаропрочностью и содержащие большое количество легирующих присадок. Клапана делают из 2-х частей: головку из жаростойкого материала, стержень из углеродистой стали. Для изготовления клапана ДВС эти заготовки сваривают и шлифуют.

Выпускные клапана, в месте контакта с цилиндром, покрывают твёрдым сплавом. Толщина сплава порядка 1,5-2,5 мм. Такое покрытие позволяет избежать коррозии.

По причине меньших нагрузок при изготовлении впускных клапанов используют хромистые или хромоникелевые стали со средним содержанием углерода. При вводе рабочей жидкости в камеру сгорания, топливо отводит часть температуры от клапана и его составляющих, из-за чего температурные перепады у него ниже.

На эффективность работы клапана большое влияние оказывает его форма. Чем более она обтекаемая, тем выше скорость входящего или выходящего заряда смеси. Чаще всего головку клапана делают плоской, для облегчения изготовления детали, удешевления её производства и сохранения жёсткости.

Однако, в двигателях, испытывающих повышенные нагрузки, например, форсированных, в связи со спецификой самого двигателя применяют впускные клапана с вогнутыми головками. Такое устройство уменьшает массу детали и инерционную силу, возникающую при работе.

Стыковка клапана с седлом осуществляется по тонкому ободку на поверхности головки цилиндров — фаске. Стандартный угол наклона фаски впускных клапанов составляет 45°, у выпускных 45° или 30°. При изготовлении головок цилиндра фаски шлифуют, а затем, при установке клапана, каждый притирают к седлу. Ширина ободка должна быть не менее 0,8мм.

Работа клапанов двигателя

Ободок не должен прерываться по всему периметру окружности тарелки клапана. Сочленение между клапаном и седлом нужно уплотнить наверняка, вот зачем угол фаски клапана, по наружной стороне фаски, делают меньше угла седла на 0,5-1°.

В некоторых двигателях, для большей сохранности изделия, применяют устройство принудительного вращения клапана. В процессе работы на фасках откладывается нагар, нарушается уплотнение, появляются механические повреждения, это резко снижает эффективность работы мотора. Проворачиваясь, клапан ДВС распределяет нагрузку равномерно по всей поверхности фаски и принудительно очищает ее.

После фаски головки, у клапана имеется специальный поясок, в виде цилиндра. Эта конструктивная особенность позволяет уберечь его от перегрева и обгорания, а так же делает головку более жёсткой. Кроме того, при притирке, диаметр клапана остаётся прежним.

Пружинное стопорное кольцо предотвращает падение клапана в камеру сгорания двигателя, в случае, если элементы крепления хвостовика поломаются.

При соприкосновении с кулачком распределительного вала, или коромыслом, торцы клапана подвергаются большим нагрузкам. Поэтому для предания им жёсткости и износостойкости, их закаливают, или надевают на них специальные колпачки из высокопрочных сплавов.

Впускные клапана снабжают специальными резиновыми маслосъёмными колпачками, для предотвращения попадания через зазор масла в камеру сгорания в период такта впуска.

Выпускные клапана, работая в экстремальных температурных режимах, могут заклинить в отверстии направляющей втулки. Что бы этого не произошло, их стержни делают меньшего диаметра вблизи головки, по сравнению с поверхностью на остальной длине.

Сухарики, удерживающие клапанные пружины, держатся за сам клапан при помощи крепления, обеспеченного выточками.

Диаметр стержня выпускных клапанов больше диаметра стержня впускных, головка клапана — меньше. Такой конструктивный приём позволяет отвести от клапана больше тепла и понизить его температуру. Однако этот приём увеличивает сопротивление потока газов, делая очистку камеры сгорания менее эффективной. При расчётах, этот параметр сложно узнать, поэтому им пренебрегают, считая давление при выпуске большим, чем давление при впуске, что компенсирует недостаток с лихвой.

Для увеличения эффекта охлаждения выпускного клапана внутри его делают пустотелым. Пустое пространство заполняют металлом с низкой температурой плавления, обычно жидким натрием. Нагреваясь от головки клапана, пары жидкого натрия поднимаются в верхнюю, боле холодную часть, забирая большую часть тепла с собой. Там они соприкасаются с менее нагретой частью стержня и отдают тепло ей.

Клапаны двигателя

Пружины клапана

Пружина работает в условиях больших нагрузок. Основная её задача заключается в создании надёжной и плотной стыковки клапана и седла. Испытывая нагрузки, пружина может сломаться, зачастую это происходит по причине вхождения её в резонанс. С целью предотвращения этого явления, витки пружины делают с переменным шагом.

Так же можно изготовить коническую или двойную пружину. Двойные пружины обладают дополнительным плюсом, так как наличие двух деталей повышает надёжность механизма и уменьшает общий размер пружин.

Дабы исключить возможность резонанса в двойной пружине, направление витков внутренней и внешней пружин делают разными. Так же это позволяет удержать обломки детали, в случае поломки пружины, осколки задержатся между витками.

Пружины для клапанов изготавливают из проволоки, материал которой — сталь. После придания формы, изделие закаляют и подвергают отпуску. Для повышения прочности, обдувают воздухом с добавлением абразивного материала.

Что бы избежать коррозии, пружины обрабатывают оксидом цинка или кадмия. Концы пружин шлифуют и придают им плоскую форму. Это делается для более эффективной фиксации торцов пружин со специальными неподвижными тарелками в блоке цилиндров. Тарелки изготавливают из стали с низким содержанием углерода, верхнюю тарелку фиксируют на клапане при помощи сухарика.

Втулки клапанов и их направляющие

Отвод тепла от стержня клапана и его перемещение в возвратно поступательной плоскости обеспечивают направляющие втулки. В процессе работы сами втулки подвергаются воздействию высоких температур, омываясь горячими отработанными газами. При возвратно поступательном движении клапана между ним и поверхностью втулки возникает трение. Если смазки поступает не достаточно, то трение идёт практически на сухую.

Именно по этой причине к материалу втулок применяют ряд требований, таких, как: стойкость к износу, высоким температурам, трению. Некоторые составы чугуна, алюминиевая бронза, керамика обладают всеми свойствами, необходимыми для создания детали, удовлетворяющей таким требованиям.

Для впускных клапанов, в связи с разницей в температуре нагрева, зазоры между направляющей втулкой и стержнем делаются меньше. Нижнюю часть втулки делают под конус для предотвращения заклинивания клапана.

Направляющие втулки клапанов

Выточки под клапана (седла)

Долговечность и правильная работа двигателя внутреннего сгорания напрямую зависят от качества изготовления выточки под клапана. При неправильной стыковке клапана и седла не будет обеспечиваться должная герметичность камеры сгорания, и скорый выход мотора из строя неизбежен. Седла изготавливают непосредственно в головке цилиндра, в данном случае речь идёт о чугунных головках. Либо делают их вставными, из стали, например, в алюминиевых головках.

Вставные седла удерживаются в головке путём запрессовки, или развальцовки.

Количество клапанов в двигателе

Когда речь заходит о клапанах, многие задаются вопросом: «сколько клапанов в двигателе должно быть?» Однозначного ответа нет, определить чёткое количество можно только изучив конструктивные особенности мотора. Учитывая, что в четырёхтактной силовой установке клапан осуществляет такты впуска и выпуска, значит минимальное количество на один цилиндр — два, один впускной и один выпускной.

Современные силовые установки наиболее часто используют конструкцию с четырьмя клапанами (двух впускных и двух выпускных) на каждый цилиндр. При открытии клапана в образовавшееся отверстие происходит заброс топливной смеси, или выход отработанных газов. Чем больше отверстие, тем эффективней будет наполнение или очистка. Соответственно коэффициент полезного действия мотора так же увеличится.

Увеличить отверстие за счёт увеличения тарелки клапана нельзя, поскольку её размер ограничен размером камеры сгорания. Поэтому для улучшения качества смесеобразования устанавливают большее количество клапанов на один цилиндр.

Встречаются схемы, в которых применяются два, три, и даже пять клапанов на цилиндр. Учитывая, что процесс наполнения более важен для работы двигателя, количество впускных клапанов в нечётных схемах всегда больше.

Как самому определить, что прогорел клапан ГРМ

Клапан прогорел

Прогар клапана является распространенной проблемой бензиновых и дизельных моторов. Данная неисправность возникает как на относительно «свежих» двигателях, так и на силовых агрегатах с внушительным пробегом. На начальном этапе крайне важно точно определить характер неисправности, так как дальнейшая эксплуатация двигателя с прогаром клапанов сильно усугубляет последствия такой поломки и приводит к дорогостоящему ремонту.

Двигатель вибрирует на холостых оборотахРекомендуем также прочитать статью о том, почему двигатель может вибрировать на холостом ходу. Из этой статьи вы узнаете об основных причинах вибраций мотора на холостых, а также о том, как самостоятельно определить причину сильных вибраций двигателя и сделать диагностику своими руками.

Почему прогорают клапана

Прогар клапана двигателя

Прогар клапанов возникает по разным причинам. Для моторов, которые предполагают необходимость периодической регулировки клапанов, прогар клапана часто происходит по причине несвоевременной регулировки теплового зазора клапанов. На двигателях с автоматической регулировкой указанного зазора выход из строя гидрокомпенсаторов также нередко приводит к тому, что клапан прогорает.

Основными причинами прогара клапанов двигателя являются:

  • клапана сильно зажаты;
  • изношена направляющая втулка клапана;
  • изношен стержень самого клапана;
  • двигатель работает на обедненной смеси (особенно при наличии ГБО);

Прогоревший клапан может в один момент разрушиться, после чего осколки клапана попадают в цилиндр двигателя. В результате могут возникнуть серьезные повреждения поршня, дефекты ГБЦ или БЦ. В последнем случае существует риск того, что большой кусок прогоревшего клапана пробьет блок цилиндров двигателя, что является фактическим выведением из строя не только головки блока и поршневой группы, но и блока цилиндров. В такой ситуации длительная эксплуатация мотора с прогоревшим клапаном может привести к необходимости замены всего двигателя.

Симптомы прогоревшего клапана

Двигатель троит

Основным признаком прогара клапанов является заметное троение двигателя на разных режимах его работы. Также в случае с прогоревшим клапаном двигатель сильно теряет мощность, заметно повышается расход топлива. Определенная сложность диагностики прогоревших клапанов без разборки двигателя и снятия ГБЦ заключается в том, что мотор может троить по разным причинам:

  • износ ЦПГ, снижение компрессии в цилиндрах;
  • проблемы со свечами зажигания, неисправности высоковольтных проводов и т.п;
  • неполадки в системе питания двигателя, неисправность инжекторных форсунок;

Грязная свеча зажиганияРекомендуем также прочитать статью о том, как определить состояние свечи зажигания по внешнему виду. Из этой статьи вы узнаете о том, как проверить свечи зажигания своими руками.

Определение прогара клапана без снятия головки блока

Замер компрессии в цилиндре двигателя

Первым делом необходимо определить неработающий цилиндр. Способы проверки во многом напоминают диагностику неисправных свечей зажигания. Для проверки следует завести двигатель, после чего при работающем моторе на холостых оборотах потребуется по одному снимать колпаки со свечей зажигания.

Затем нужно выкрутить свечу зажигания на неработающем цилиндре и заменить ее на заведомо исправную, а также проверить высоковольтный бронепровод данного цилиндра на работоспособность. Также не лишней будет проверка катушки зажигания и т.д. Последующий запуск двигателя покажет, кроется ли проблема в элементах системы зажигания автомобиля или необходима дальнейшая диагностика.

Если характер работы мотора после установки рабочей свечи, замены высоковольтного провода и проверки других компонентов системы зажигания не изменится (двигатель продолжает троить), тогда высока вероятность более серьезных поломок:

  • прогар клапана ГРМ;
  • неисправности ЦПГ;

Прогар клапанов означает, что в цилиндре снижается компрессия по причине нарушения герметичности камеры сгорания (неплотности во время прилегания впускного или выпускного клапана, разрушение тарелки и/или седла клапана). Износ цилиндро-поршневой группы и поломка поршня также приводят к тому, что в проблемном цилиндре окажется низкая компрессия. Также цилиндр может не работать по причине залегания или поломки поршневых колец.

Низкая компрессия явно свидетельствует о неисправности, при этом следует учитывать один нюанс. Установить прогара клапана и исключить неполадки ЦПГ только по показателю компрессии не получится. Дело в том, что компрессия в двигателе может снижаться как в результате прогоревшего клапана, так и по причине поломки поршневых колец, а также ряда других дефектов. По этой причине параллельно замеру компрессии следует провести дополнительную диагностику двигателя.

  1. Простейшим способом определения прогара клапана после того, как вы измерили компрессию в цилиндрах, является заливка нескольких «кубиков» моторного масла через свечной колодец. Затем компрессию нужно измерить повторно. Поднятие компрессии в цилиндре после заливки масла укажет на то, что образовалась масляная пленка, играющая роль «уплотнителя». Такое явление характерно в случае износа поршневой. Если показатель компрессии не изменился, значит, имеет место прогар клапана, так как масло в цилиндре в этом случае никак не повлияет на компрессию.
  2. Также для определения прогара клапанов следует осмотреть свечу зажигания на проблемном цилиндре. Явный признак прогара клапана является тем, что свеча зажигания окажется полностью сухой, то есть не имеет характерного масляного налета. Также из сапуна двигателя может выходить дым или воздух. Интенсивность появления дыма напрямую зависит от степени износа ЦПГ.

Что касается поломок, которые связаны с поршневой, свеча в таком случае покрыта маслом, из сапуна можно наблюдать появление сизого дыма. Отметим, что масло на свече является косвенным признаком. Даже если свеча зажигания сухая или покрыта небольшим нагаром, но из сапуна идет дым, тогда указанный признак свидетельствует о проблемах с поршнем или поршневыми кольцами. На новых моторах с небольшим пробегом высока вероятность того, что поршневые кольца залегли.

Добавим, что появление моторного масла, которое выходит через сапун, также указывает на неисправность перегородок между поршневыми кольцами. С учетом вышесказанного можно точно определить, почему снизилась компрессия в двигателе, выявить проблемы с цилиндро-поршневой группой или определить прогар клапанов ГРМ.

Подведем итоги

Начнем с того, что появление первых признаков прогара клапанов является поводом для незамедлительной диагностики мотора. Если двигатель требует периодической регулировки клапанов, тогда данную процедуру необходимо осуществлять строго по регламенту. Не следует ожидать того момента, когда появится шум или стук клапанов.

Стремление водителя максимально экономить на топливе после установки ГБО зачатую выражается в том, что владелец просит настройщиков сделать машину экономичной. Мастера обедняют подачу газа, в результате двигатель заметно теряет в мощности, но существенного снижения расхода газа не происходит. Дело в том, что для поддержания динамичного темпа езды приходится активнее нажимать на акселератор. Параллельно с этим обедненная смесь буквально выжигает клапана и седла со всеми вытекающими последствиями. Качественная настройка ГБО предполагает практически полное отсутствие разницы в приемистости при езде на бензине или на газу.

Стучат клапана на холодную

Клапана стучат на холодном двигателе или после прогрева мотора: возможные причины стука клапанного механизма. Диагностика неисправности, полезные советы.

Как газ влияет на двигатель и его ресурс

Как установка ГБО и переход на газ влияет на двигатель и моторесурс. Особенности настройки газового оборудования, подбор масла и обслуживание ДВС на газу.

Основные причины, кторые приводят к обеднению рабочей смеси. Бедная смесь на карбюраторных и инжекторных ДВС, а также на моторах с ГБО. Диагностика, ремонт.

Регулировка клапанов

Для чего и когда нужно регулировать клапана. Самостоятельная регулировка зазоров клапанного механизма при помощи щупа и регулировочных шайб. Рекомендации.

Замер компрессии в двигателе

Проблемы с запуском дизеля. Признаки низкой компрессии и причины неисправности: ГРМ, зеркало цилиндров, поршень и кольца. Производим замер компрессии.

Клапан егр на дизельном двигателе

Почему рекомендуется отключить систему EGR на дизельном двигателе и как правильно отключать ЕГР. Механическое глушение клапана егр и программное отключение.

Почему прогорают клапана?

Прогар клапана – естественное последствие неправильного горения топливовоздушной смеси в цилиндре либо нарушения теплового зазора. Давайте рассмотрим, почему может прогореть клапан на дизельном или бензиновом двигателе и уделим внимание проблеме регулировки теплового зазора и детонационного сгорания.

прогоревший клапан

Признаки прогара клапана

В случае прогорания в цилиндре на такте сжатия не развивается достаточное давление, так как часть топливно — воздушной смеси (ТПВС) просачивается через клапан. Поэтому сгорание в таком цилиндре происходит неправильно либо отсутствует полностью, что естественным образом отображается на работе двигателя.

Симптомы прогара клапана:

  • неравномерный холостой ход. При этом характер работы будет зависеть от площади отверстия, образовавшегося между фаской клапана и седлом ГБЦ. Это может быть как легкая вибрация и небольшое подергивание при перегазовке, так и троение, при котором один из цилиндров полностью не работает;
  • потеря мощности;
  • характерное бубонение во впускном тракте. Возникает, если на автомобиле прогорел впускной клапан;
  • увеличение расхода топлива;
  • трудный запуск.

В автомобилях с функцией самодиагностики на приборной панели загорится сигнальная лампа Check Engine. Считав диагностическим прибором неисправности, вы, скорее всего, увидите ошибки по пропускам зажигания, бедной/богатой смеси. Первый тип ошибки регистрируется вследствие неравномерности вращения коленчатого вала, возникающей при неисправности в каком-либо из цилиндров. Второй связан с неправильным горением в неработающем цилиндре, вследствие чего часть ТПВС летит в выхлопной тракт, сбивая с толку кислородный датчик (лямбда-зонд).

После выявления кода неисправности по конкретному цилиндру можно смело выкручивать свечу для замера компрессии. Если же ошибок нет, придется прибегнуть к более искусным методам диагностики.

Как определить неработающий цилиндр?

Суть простейшей проверки сводится к последовательному отключению цилиндров. Имитируя неисправность, мы наблюдаем за изменениями в работе двигателя. После отключения котла, в котором прогорел клапан, изменения в работе будут минимальные. Какими способами это лучше всего сделать?

  1. Снимите со свечи высоковольтный провод. В это время катушка будет переживать повышенные нагрузки, поэтому длительность такого стресс-теста не должна превышать 2-3 секунды. Во избежание риска удара током через растрескавшийся ВВП делать подобную проверку нужно в прорезиненных перчатках либо с помощью плоскогубцев с пластиковыми/резиновыми ручками.
  2. Физически отключите фишку форсунки. При наличии специализированного диагностического оборудования сделать это можно программно, подключившись к автомобилю через разъем OBD-II.
Видео: Почему горят клапана

Проверка компрессии

Определив неработающий цилиндр, мы должны проверить цилиндр на герметичность. Для этого есть несколько способов:

  • измерение компрессии в двигателе. Для этих целей подойдет даже самый дешевый компрессометр с подходящей шкалой измерения. Главное, чтобы в наличии был переходник с подходящей резьбой. Не доверяя точности прибору, ориентируйтесь не столько на показанную цифру, сколько на разницу между цилиндрами. Компрессия при прогаре клапана снижается на 3-6 Атм. в сравнении с соседними горшками;

Во время прокрутки двигателя стартером дроссельная заслонка должна быть полностью открыта, подача топлива во все цилиндры отключена, а аккумулятор полностью заряжен.

  • проверка цилиндра на герметичность с помощью тестера. Прибор представляет собой редуктор, через который в цилиндры подается сжатый воздух. Установленный рядом манометр измеряет фактическое давление после редуктора, переводя потерю воздуха в процентную оценку негерметичности;
  • измерение относительной компрессии. Своими руками такой тест не провести, но у автодиагноста с осциллографом проверка займет не более 15 минут. Измерить относительную компрессию можно по току стартера либо с помощью скрипта CSS Андрея Шульгина.

Прогорел клапан или проблемы с поршневой?

Прогоревший клапан – далеко не единственная причина снижения компрессии в цилиндре. Поэтому следующие шаги помогут нам понять, прогорел клапан либо это проблемы с поршневой системой.

Самый примитивный тест – залить в «подсевший» цилиндр несколько кубиков моторного масла, после чего повторить замер. Если компрессия возросла, значит, причина не в прогоревшем клапане, а в цилиндро — поршневой группе (ЦПГ).

Вытащите щуп и посмотрите на количество газов, вырывающееся из отверстия. Если двигатель сильно сапунит, причина в поршневой. Если же система вентиляции картерных газов справляется со своей задачей, прогорело седло клапана или же сам клапан. В более продвинутом варианте диагностики специальным прибором измеряется объем картерных газов.

Чтобы определить прогар клапана, а не поршня, осмотрите цилиндр с помощью эндоскопа. Заглянув внутрь двигателя, вы увидите прогоревший клапан. Если поршень остановился вверху и нет возможности развернуть камеру, чтобы посмотреть вверх, слегка покрутите мотор стартером либо ключом за шкив коленчатого вала.

Читайте также  Описание схемы управления асинхронными двигателями

Почему выпускные клапаны горят чаще?

На бензиновых двигателях с впрыском в коллектор впускные клапаны омываются бензином и воздухом, что значительно снижает их температуру. Поэтому чаще всего прогорают именно выпускные клапаны. Проблемы с впускными случаются из-за неправильной регулировки зазора, вследствие чего тарелка неплотно прижимается к седлу. Из-за этого ухудшается теплоотвод, что и становится причиной неисправности.

Процесс горения смеси исправного двигателя

Чтобы лучше понять причины прогара клапанов, необходимо знать основы процессов газообмена в двигателе и их последовательность.

  1. Такт впуска. Впускные клапаны открыты, поршень движется вниз, создавая зону разряжения. Со впускного тракта в этот момент всасывается смесь топлива с воздухом (бензиновые моторы с распределительным впрыском во впуск или с моноинжектором) либо чистый воздушный заряд (ДВС цикла Дизеля и бензиновые моторы с прямым впрыском).
  2. Такт сжатия. Поршень начинает движение вверх, впускные и выпускные клапана закрываются. Смесь сжимается, температура в камере сгорания повышается.
  3. Рабочий такт. За несколько градусов до высшей мертвой точки (ВМТ) цилиндра смесь поджигается искрой (бензиновые ДВС) либо самовоспламеняется от контакта с разогретым воздухом (дизельные). Под действием силы расширяющихся газов поршень устремляется вниз. Возвратно-поступательное движение поршня через шатунно-кривошипный механизм передается во вращательное движение коленчатого вала.
  4. Такт выпуска. Выпускные клапаны открываются. Движущийся к ВМТ поршень выталкивает отработавшие газы в выпускной тракт.

Фазы перекрытия клапанов и инерционное наполнение упущены намерено, так как существенно не влияют на рассмотрение вопроса прогара клапанов.

Основные причины прогара клапанов

    ;
  • нарушение теплового зазора клапанов;
  • слишком позднее/раннее зажигание; .

1. Детонация

детонация

Детонация – процесс неправильного горения ТПВС, при котором возникает ударная волна, распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью. Детонационное сгорание – одна из главных причин прогара поршней и клапанов.

Причины детонации:

  • несоответствие октанового числа бензина и степени сжатия. Скорость горения низкооктанового топлива выше, а температура самовоспламенения ниже. Поэтому смесь детонирует еще до момента подачи искры;
  • низкокачественный бензин. В попытках повысить октановое число бензина с помощью присадок недобросовестные АЗС иногда путают пропорции. При этом возможна ситуация, когда заявленное октановое число как ниже, так и выше фактического. Во втором случае присадки замедляют скорость горения смеси, из-за чего повышается термохимическая нагрузка на выпускные клапаны;
  • слишком низкое калильное число свечей зажигания. Смесь самовоспламеняется от раскаленных частей свечи;
  • бедная смесь. Из-за переизбытка окислителя (кислорода) в конце такта сжатия вблизи раскаленных участков камеры сгорания начинаются предпламенные реакции, перерастающие в детонационное сгорание. Причина бедной смеси может быть в подсосе воздуха, забитых форсунках, нехватке давления топлива.

детонация
2. Нарушение теплового зазора

Если тепловой зазор в клапанном приводе слишком мал, клапан неплотно прилегает к седлу, из-за чего нарушается отвод тепла. Из-за постоянного перегрева в головке клапана появляются трещины, а наиболее теплонагруженные частицы и вовсе откалываются.

Неправильная регулировка выпускных клапанов также может стать одной из причин детонации, так как при высокой температуре появляется риск предпламенных реакций.

зазоры клапанов

3. Влияние позднего и раннего зажигания

При несвоевременном начале горения ТПВС клапана переживают повышенные термохимические нагрузки. Так, при раннем зажигании смесь поджигается раньше расчетного времени приближения поршня к ВМТ. Поэтому пик давления в цилиндре нарастает ранее идеальных 10-15º после ВМТ. Поршень, клапаны и стенки камеры сгорания при этом переживают чрезмерные термические и ударные нагрузки.

Слишком позднее зажигание приводит к тому, что смесь еще активно догорает, когда выпускные клапаны начинают открываться. Опять-таки повышенные термические нагрузки приводят к прогару выпускных клапанов.

Прогар клапана на дизельном моторе

Признаки прогара клапана на дизеле схожи с бензиновым двигателем. Но среди причин лидирует неисправность форсунок. Из-за переливающих форсунок повышается температура в камере сгорания, увеличивается время горения смеси.

Понятие детонации в дизельном двигателе отсутствует. Но при раннем впрыске возникает не менее опасное жесткое сгорание, когда давление в камере сгорания развивается раньше расчетного. Стенки камеры сгорания в такие моменты переживают повышенные ударные и тепловые нагрузки.

Как понять, что прогорел клапан: причины, признаки и последствия

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.

Клапана

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.

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.

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.

Тепловые зазоры требуют периодических регулировок имеющимися болтами или подбором толщины толкателей. Если эта операция долго не проводилась, то за счёт износа рабочих фасок тарелок и гнёзд зазоры уменьшаются, клапан всё больше времени проводит в отрыве от металла гнезда, куда он должен сбрасывать тепло.

Температура клапана растёт, он ещё больше удлиняется. На каком-то этапе фаски перестают соприкасаться, тарелки перегреваются и прогорают. Компрессия пропадает.

Влияние позднего и раннего зажигания

На прогар могут повлиять отклонения момента зажигания от оптимального в обе стороны.

При позднем зажигании смесь не успевает сгорать, растёт температура газов на выхлопе. Эти газы, продолжая выделять тепло, обтекают тарелку клапана, повышая его температуру.

Раннее зажигание способствует детонационному горению, результат будет тем же, хотя физика явления иная, поэтому в двигателе имеется система отслеживания детонации, постоянно поддерживающая полное сгорание смеси в нормальном режиме, регулируя момент подачи искры.

Одновременно корректируется и состав топливной смеси, соответствующие карты зашиты в программном обеспечении ЭБУ.

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.

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.

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.

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.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector