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.
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.
Читайте также: Как проверить датчик скорости (3 простых способа)
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.
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.
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.
