Прогорел клапан: как точно узнать, причины и признаки прогара

Прогорел клапан: как точно узнать, причины  и признаки прогара BMW

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.

Что делать?

Сгоревший клапан необходимо заменить, учитывая при этом определенные условия. Так, если ранее уже производились работы по ремонту головки блока, а именно выполнялась замена направляющих, клапанов, либо притирка имеющихся клапанов, то нужно учитывать, что седла уже просажены. То есть тарелка клапана глубоко утапливается в седло.

По этой причине торец стержня клапана выше допустимого подходит к кулачку распределительного вала, что не дает возможности его регулировки (нет зазора). В подобных случаях требуется замена седел клапанов, либо снятие торцевой части стержня клапана, чтобы компенсировать его глубокую посадку в седло. Если эти работы по какой-либо причине невозможны, то выполняется замена головки блока.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Признаки:

• Двигатель троит, особенно на холостом ходу;

• Снижение мощности мотора;

• Увеличение расхода топлива.

Причины

Малая величина клапанного теплового зазора, либо полное его отсутствие ведут к пережатию клапанов и сгоранию тарелки клапана. Зазор может уменьшиться в процессе эксплуатации авто, при неправильной регулировке клапанов, а также при неисправности гидрокомпенсаторов.

Подгорание кромки тарелки клапана может быть вызвано и износом стержней клапанов и отверстия в направляющих втулках. Это ведет к тому, что клапан имеет некоторый люфт в направляющей и поэтому не полностью садится в седло.

По состоянию тыльной стороны кулачка распределительного вала можно с большой долей вероятности сделать вывод, что был малый клапанный зазор, либо он вообще полностью отсутствовал.

Определяется это таким образом. Когда между коромыслом, рокером или толкателем (в зависимости от конструкции двигателя) есть необходимый зазор, то тыльная часть кулачка распределительного вала не касается сопряженной детали. Так как нет прямого контакта, то тыльная часть кулака имеет темноватый оттенок, тогда как рабочая часть всегда блестящая, так как постоянно работает на прямой контакт.

Когда же зазор мал или отсутствует, то тыльная часть кулачка распределительного вала также работает в контакте с рокером и тоже имеет блестящий вид. Это подтвердит вероятность того, что клапан прогорел от пережатия клапанных зазоров при регулировке, либо уменьшился по мере эксплуатации, когда длительное время не проводилась проверка состояния клапанных зазоров.

При полном прилегании тарелки клапана к седлу, он отдает часть своей температуры седлу, частично при этом охлаждаясь. Когда же клапан не может сесть полностью в седло, он практически не охлаждается, что ведет в итоге к его перегреву и прогару кромки тарелки.

Прогар клапана и износ седел клапанов особенно выражен в двигателях, работающих на газе. Это вызвано тем, что при использовании газа повышается температура сгорания на 60-80 градусов, относительно бензиновой смеси.

Так при работе на бензине клапанные тарелки нагреваются до температуры порядка 900 градусов, а седла до 300-350 градусов. Само по себе такое повышение температуры в целом не опасно для двигателя, если не производится регулировка по обеднению газовой смеси.

Помимо механических причин, вызывающих сгорание клапанов, нужно отметить и использование бензина, значение октана которого ниже, чем рекомендует производитель конкретной марки автомобиля. Это вызвано тем, что чем ниже октановое число бензина, тем выше скорость его горения и тем выше вероятность детонации при работе мотора.

Так при нормальном состоянии мотора, фронт распространения пламени смеси распространяется с 10-20 м/сек, а при использовании бензина с низким октановым числом скорость смеси начинает гореть уже 1500-2500 м/сек, что практически в 100 раз выше, чем при нормальном горении.

В итоге, многократно возрастает температура деталей двигателя, что приводит к прогоранию, клапанов, седел, поршней. Поэтому не стоит проверять прочность своего мотора, путем экономии на более дешевом сорте бензина с низким октановым числом.

Проблема с прогоранием клапанов может быть вызвана и постоянным эксплуатированием автомобиля на предельных возможностях. Это все же не спортивный автомобиль со специально подготовленным мотором, а обычный авто с серийным двигателем, для городской и загородной езды.

Проверка

Двигатель может троить по нескольким причинам, это:

• Неработающая свеча;

• Трещина в крышке трамблера;

• Неисправный высоковольтный провод, свечной наконечник;

• Пробита прокладка головки блока;

• Подгоревший клапан.

Для проверки неработающего цилиндра нужно поочередно снимать свечные наконечники со свечей. При исправном цилиндре работа двигателя сразу изменится, при снятии с неисправного цилиндра работа мотора останется без изменений.

Далее нужно проверить компрессию в цилиндрах и убедиться, что причина кроется в поршневой группе или же именно в клапане, а не элементах зажигания. В проблемном цилиндре компрессия будет либо очень низкой, относительно остальных цилиндров, либо будет отсутствовать полностью.

Для того, чтобы исключить проблему с поршневой, в цилиндр, где малая величина компрессии, заливается немного моторного масла и вновь проверяется компрессия. Масло уплотняет пространство между поршнем и зеркалом цилиндра и если проблема с поршневой, то величина компрессии сразу увеличится. Если же давление не поднялось, то проблема с клапанами.

Помимо этого, подтвердить, что проблема именно с клапаном подскажет тот факт, что свеча зажигания неисправного цилиндра будет сухой, в районе электродов. Когда же низкое давление в цилиндре по причине поршневой, то вся свеча будет в моторном масле.

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.

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.

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.

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.

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.

В заключение

Для того, чтобы не попадать в ситуации с прогаром клапанов, рекомендуем периодически производить проверку их тепловых зазоров, дополнительно с проверкой компрессии, что может своевременно подсказать о неисправности в клапанах, путем снижения давления в одном или нескольких цилиндрах.

Косвенно о том, что требуется ремонт головки блока подскажет тот факт, что быстро выходят из строя недавно установленные сальники клапанов. Это происходит по причине того, что изношены направляющие или стержня клапанов. Стержень по причине люфта постоянно давит на одну кромку сальника, быстро выводя его из строя. При этом клапана уже не могут полностью садиться в седла и возможен прогар клапана.

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock
detector