Заранее сказать невозможно. Поэтому важно обратиться в надежную и заслуживающую доверия ремонтную мастерскую. Неправильный или поспешный ремонт может оказаться непродуктивным. Это также относится к установке компонентов, которые не соответствуют требуемому качеству.
Признаки прогоревшего клапана и причины прогара
Клапаны являются частью системы газораспределения и выполняют задачу открытия и закрытия впускных и выпускных отверстий, через которые топливная смесь поступает в цилиндры, а отработавшие газы выходят наружу. Поскольку клапаны постоянно подвергаются критическим тепловым нагрузкам, они иногда сгорают. Если опытные водители хорошо знают признаки сгоревшего клапана, то новички часто не знают, почему эти компоненты приходят в негодность, в чем опасность и как их ремонтировать после взрыва. Мы хотим попытаться закрыть эти пробелы в наших знаниях.
Поскольку клапаны двигателей внутреннего сгорания изготовлены из металлических сплавов с высокой температурой и прочностью, они не могут «прогореть» в классическом смысле этого слова. Прогорание клапана — это технический термин, означающий образование трещины или проникновение на кромку клапана. В результате этих дефектов теряется герметичность подшипника тарелки клапана, что неизбежно приводит к проблемам в работе двигателя и может стать причиной серьезных повреждений.
Почему прогорают клапана?
Вот как выглядит ржавый клапан
Эксперты различают несколько причин прогорания клапанов в двигателях внутреннего сгорания. Наиболее распространенными и часто встречающимися являются следующие:
- Заводской брак самих деталей;
- Неправильная регулировка;
- Неисправности системы охлаждения силовых агрегатов;
- Неисправности и износ других деталей системы газораспределения;
- Длительная работа двигателя на обедненной топливной смеси.
Некоторое время назад компания, специализирующаяся на производстве автомобильных деталей, предоставила статистику, согласно которой около 20% клапанов, которые выходят из строя, вызваны заводским браком. В настоящее время многие компании занимаются производством этих деталей, и среди них есть такие, которые не полностью соблюдают технологию их изготовления. Клапаны этих производителей перегорают чаще других. К дефектам, приводящим к их разрушению, относятся неоднородность металла, дефекты, возникающие при ковке и неправильной термической обработке, микротрещины и плохая адгезия поверхностного покрытия клапана.
Относительно распространенной причиной усталости клапанов является неправильная регулировка теплового зазора клапанов. Это приводит к перегреву компонентов со всеми вытекающими последствиями. Следует отметить, что это вызывает усталость клапанов как в двигателях с ручной регулировкой, так и в тех, где этот процесс происходит автоматически. В последнем случае за регулирование теплового зазора отвечают гидрокомпрессоры, и если они по какой-либо причине выйдут из строя, клапаны начнут перегреваться.
Температура также может чрезмерно повыситься, если двигатель недостаточно охлажден. Это может быть вызвано проблемами с насосом, термостатом, засорением радиатора или незначительным недостатком охлаждающей жидкости.
Нередко направляющие клапанов изнашиваются при длительной работе двигателя. Это в сочетании с таким дефектом, как ослабленная пружина сжатия, часто приводит к смещению компонента и последующему перегреву и выхлопу. Кроме того, клапаны часто прогорают, если двигатель работает на бедной топливной смеси в течение длительного периода времени.
Признаки прогара клапанов
Самый верный признак того, что клапан (или несколько клапанов одновременно) прогорел, — это то, что двигатель начинает «крутиться». В основном это происходит и при неисправностях в системе зажигания автомобиля, но если после проверки все в порядке, имеет смысл внимательно проверить клапаны.
Другим симптомом, указывающим на эту неисправность, является потеря мощности и способности автомобиля поворачивать. Такое поведение может иметь множество причин, но усталость клапана — одна из самых распространенных. Другим признаком является периодическое выскакивание впускного коллектора и выхлопной системы (глушителя).
Если выяснится, что клапаны действительно нагрелись, ремонт не следует откладывать. Дело в том, что эксплуатация двигателя с прогоревшими клапанами связана с еще более серьезными проблемами.
Как определить прогар клапана
Как правило, сгорают выпускные клапаны, которые в открытом положении омываются потоком нагретых выхлопных газов и нагреваются настолько сильно, что жаропрочная сталь их дисков быстро окисляется. В тяжелых случаях в металле появляются трещины.
Впускные клапаны редко повреждаются, поскольку объем проходящих через них отработавших газов гораздо меньше, а в случае дизельных и бензиновых двигателей с прямым впрыском через них проходит относительно холодный поток свежего воздуха. Это хорошо охлаждает пластины, а тепло отводится через воздухозаборник.
Что касается симптомов после взрыва, то нет особой разницы, какой клапан сорвало. Компрессия, т.е. способность цилиндра сжимать смесь перед воспламенением, теряется или снижается во всех случаях.
Симптомы
Поскольку клапаны редко срабатывают во всех цилиндрах одновременно, первым признаком является «удар» двигателя. Этот термин происходит от широко распространенных четырехцилиндровых двигателей, в которых при отказе одного двигателя остальные три двигателя продолжают работать. Это стало термином для обозначения любого отказа зажигания в одном цилиндре, независимо от общего числа цилиндров.
Компрессия особенно важна на низких оборотах и при запуске двигателя, даже если она полностью не устранена. В таких условиях первым появляется ржавый клапан. При извлечении свечи зажигания можно обнаружить почернение изолятора, а также может присутствовать запах бензина, если ЭБУ еще не отключил соответствующую форсунку.
Краткий перечень симптомов достаточно типичен:
- 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.
Измерение компрессии склонит чашу весов в пользу ремонта двигателя. Проблемы с поршневыми кольцами можно распознать по прогоревшему клапану.
Дополнительная проверка обычно проводится путем пропускания около 5 мл моторного масла через отверстие свечи зажигания. Если компрессия увеличивается, то это неисправность в кольцах (так называемая масляная компрессия), если нет — газы выходят через клапаны или дырявую прокладку, но опять же, нужно снять головку и тогда все станет ясно и очевидно.
Усталость клапана можно четко определить по состоянию откосов клапана.
Почему прогорают клапана двигателя (основные причины)
При нормальной работе клапан некоторое время остается в седле, так как он плотно прижимается к соответствующей поверхности конуса пружиной клапана. При этом он интенсивно охлаждается за счет контакта фаски с металлом посадочного места. Разница температур большая, поэтому теплообмен происходит быстро.
Двигатель был рассчитан с большой точностью, так что любая причина повышения температуры на тарелке клапана нарушает баланс теплоотдачи, и средняя температура повышается. Металл теряет свои свойства, происходит быстрое окисление и горение.
Детонация
Воспламенение происходит, когда аномальное горение провоцируется распространяющимся фронтом пламени. Этому способствуют 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 стрельбе расходуется больше энергии, что приводит к повреждениям в результате ударных повреждений компонентов и локального перегрева, что также относится к клапанам. Вопрос только в том, какая деталь выйдет из строя первой, после чего двигатель остановится.
Нарушение теплового зазора
Клапаны, особенно выпускные, во время работы нагреваются сильнее, чем металл хорошо охлажденной головки цилиндра. Поэтому необходимо компенсировать геометрическое расширение, вызванное тепловым расширением.
Нежелательное расширение стержня клапана компенсируется в конструкциях двигателей двумя способами — созданием зазоров теплового расширения между распределительным валом и толкателем и использованием различных гидравлических компенсаторов.
Тепловые зазоры необходимо периодически регулировать с помощью имеющихся болтов или путем изменения толщины болтов. Если эта регулировка не выполняется в течение длительного времени, зазор клапана уменьшается по мере износа плунжеров и седел, и клапан тратит все больше времени на отделение от металла седла, где он должен отводить тепло.
Температура клапана повышается, и клапан расширяется еще больше. В конце концов, лопасти перестают соприкасаться, цапфы перегреваются и сгорают. Сжатие теряется.
Влияние позднего и раннего зажигания
На момент зажигания могут повлиять отклонения в любую сторону от оптимального момента зажигания.
Если зажигание происходит слишком поздно, смесь не успевает сгореть, и температура выхлопных газов повышается. Эти газы продолжают выделять тепло и обтекают головку клапана, повышая его температуру.
Раннее зажигание способствует сгоранию путем воспламенения, результат будет одинаковым, хотя физика явления различна, поэтому двигатель имеет систему контроля сгорания, которая постоянно поддерживает полное сгорание смеси в нормальном режиме работы путем регулировки момента зажигания искры.
Одновременно корректируется и состав топливной смеси, а соответствующие карты сохраняются в программном обеспечении ЭБУ.
Причины горения клапанов на бензиновом ДВС
Основная причина этого заключается в том, что смесь сгорает неоптимально. Как очень бедные, так и очень богатые смеси горят медленно. В обоих случаях происходит повышение температуры тарелки клапана со всеми вытекающими последствиями.
Если смесь очень бедная, ситуация усугубляется наличием избыточного кислорода, который оказывает такое же действие, как и при пламенной резке металлов.
Перегрев пластин также вызывается очень хорошим бензином, т.е. с более высоким октановым числом, чем то, на которое рассчитан двигатель.
Высокооктановый бензин также сгорает медленнее и перегревает детали выхлопной системы. Владельцы старых автомобилей знают, что они рассчитаны на бензин, который не так давно появился на рынке. Им необходимо увеличить степень сжатия, чтобы избежать перегрева.
