Когда неисправен клапан ГРМ

Классно, когда автомобиль новый и двигатель работает как часики, тихо и равномерно и даже при разгоне на полном газу, его не слышно. Однако времени не свойственно стоять не месте и в один прекрасный момент вы замечаете, что не осталось и следа от былой тишины. Взглянув под капот, обнаруживаете какое-то грохочущее чудовище, издающее неприятные режущие слух звуки, вместо привычного ранее шелеста. Обычно издаваемый двигателем шум связан с газораспределительным механизмом. Как правило, друг с другом всегда соседствуют стук и большие зазоры.

На ум приходит в первую очередь необходимость в приводе клапанов отрегулировать зазоры. Это помогает и довольно часто, однако бывают случаи, когда кажется, что после регулировки стук даже становится сильнее, продолжают стучать один или несколько клапанов. Но почему это происходит, совершенно не понятно, ведь распределительный вал вроде бы с виду хороший и зазоры в норме. На поверхности как видим, эта причина не лежит, возможно, она находится внутри, но где именно? И разобраться бы надо, но времени на это нет. Однако все громче становится стук.

Действительно не надо объяснять никому, насколько ответственной деталью является клапан. И многим из нас не понаслышке известно, насколько серьезно и опасно когда клапана неисправны. Подобные неисправности могут быть следствием различных причин. Среди них встречаются, казалось бы, совершенно не очевидные, поэтому только заменой одной неисправной детали при ремонте, ограничиться, как правило, не удается. Конечно, прежде чем менять что-либо или ремонтировать, в любом случае, причину конкретной неисправности все же найти будет полезно. Ведь никто не застрахован от того, что даже деталь новую, только что установленную не постигнет в скором будущем такая же участь. Избежать подобных случаев, может помочь только знание условий, в которых работает эта деталь.

Остановимся на работе клапана.



Клапаны выполняют одну основную задачу – управляют поступающими в цилиндр и вытекающими из цилиндра потоками топливовоздушной смеси и продуктами сгорания. То есть, клапан при его открытии должен иметь минимальное гидравлическое сопротивление и пропускать смесь или газы свободно. При закрытом положении, функцией клапана является полное отделение от впускной или выпускной системы полости цилиндра. Проще говоря, он должен обеспечивать герметичность. Горячие газы, обтекающие тарелки клапанов, заставляют работать клапана в условиях сильного нагрева. И если поступающая в цилиндр топливовоздушная смесь периодически охлаждает впускной клапан при его открытии, то в условиях гораздо более жестких приходится работать выпускному клапану. Представьте, что 850-900 градусов Цельсия достигает температура тарелки выпускного клапана, когда он открывается на такте выпуска, нагреваясь все больше и больше от горячих выхлопных газов.

Специальные жаростойкие стали и сплавы, отличающиеся большим содержанием молибдена, никеля, хрома, а порой и вольфрама, из которых и изготовлены такие клапана, позволяют им противостоять таким нагрузкам. Однако эти материалы весьма дорогостоящие, поэтому существует такая практика, изготавливать выпускные клапана из разнородных материалов. Так, из легированной стали изготавливают стержень, а из жаростойкого сплава – тарелку клапана. Довольно легко можно отличить выпускные и впускные клапана различных двигателей, поскольку магнитными свойствами не обладают тарелки выпускных клапанов. Специальный твердый материал стеллит наплавляют на поверхность фаски, чтобы снизить ее износ при высоких температурах. Натриевое охлаждение клапан применяется реже. Тепло к более холодному стержню от горячей тарелки, при открытии и закрытии клапана, переносит натрий, который перемещается в его внутренней полости. Однако, как показывает практика, прогара даже самого жаростойкого клапана не избежать, если некоторые другие условия не будут соблюдены.

В частности, тарелка клапана должна быть плотно посажена в седле, что является одним из основных условий его предотвращения. Способствовать надежному отводу тепла от нагретой тарелки может только плотный контакт клапана с седлом. Поскольку седло, в головку блока запрессовано охлаждающей жидкостью, то оно довольно холодное. Преобладающая часть поступающего к тарелке тепла, порядка 75% по информации avtomanual.com, отводится через седло. Соответственно, неизбежен перегрев тарелки при нарушении контакта клапана с седлом. Это выглядит как цепная реакция, если наблюдать со стороны. К прорыву газов приводит даже существующая между тарелкой и седлом, нетщательная плотность их сопряжения. В этом месте отсутствует отвод тепла от тарелки, что ведет к ее перегреву. Температура тарелки растет из-за уменьшения площади соприкосновения ее с седлом. В конечном итоге это приводит процессу разрушения материала, и все больше горячих газов устремляется туда. А это в свою очередь приводит к отсутствию компрессии, поскольку цилиндр полностью выключается из работы.

Можно сделать небольшой вывод: неоспорима важность хорошего сопряжения тарелки с седлом, ведь она позволяет получить сразу два преимущества: обеспечить герметичность и до приемлемого уровня снять температуру с клапана. А что важнее, порой даже бывает и сказать трудно. Для самого клапана и его работоспособности важно, по крайней мере, второе, а в целом для двигателя – первое, здесь подразумевается экономичность, хорошие пусковые свойства и мощные характеристики. Также открытие и закрытие клапанов не должно вызывать излишнего шума и быть достаточно «мягким». Неисправности еще более серьезные, вплоть до поломки клапанов, чаще всего являются следствием ударных нагрузок, возникающих вследствие стука клапанов.

Остановимся на стуке. Откуда же он берется?

Существует несколько причин. Одной из них является наличие большого зазора в приводе. При этом на толкатель (коромысло или рычаг), кулачок распредвала набегает не плавно, а с ударом определенной силы. В таком случае, чем больше зазор, тем сильнее удар. Что же в первую очередь страдает в данном случае? Прежде всего, это рабочие поверхности толкателя и кулачка распредвала, и, конечно же, торец стержня клапана и опорная поверхность толкателя, которые и воспринимают эту нагрузку. Повреждения в них образуются нередко в виде раковин точечного характера. Такие раковины расширяются и углубляются в дальнейшем. И дело здесь не ограничивается только этим. Поскольку как открытие, так и закрытие клапана осуществляется не только с ударом, но и с резким стуком. А это в свою очередь говорит о том, что на уплотнительную фаску клапана и седло при закрытии, приходится ударная нагрузка.

Помимо этого, большая растягивающая нагрузка от пружины действует на стержень клапана при его посадке на седло в момент удара. Весьма опасна в таких условиях длительная работа. Ведь от стержня, просто может оторваться тарелка или же по канавке для сухарей, может произойти разрушение стержня. Однако стук может все равно прослушиваться даже при нормальном зазоре в приводе клапанов. В большинстве случаев, большой зазор между направляющей втулкой и стержнем клапана, может быть причиной такого стука. И такая ситуация, в большей степени, характерна для двигателей старых, изрядно походивших на своем веку.

В некоторых случаях, стук клапана является следствием неправильного ремонта или перегрева головки блока и связан с не концентричностью отверстия направляющей втулки и седла. В такой ситуации, клапан полностью садится на седло, только перекатившись во втулке в пределах зазора, после предварительной его посадки на седло, одним краем тарелки. По этой причине быстро прогрессирует износ направляющей втулки.

Существуют и более сложные причины, по которым возникают стук клапана и быстрый износ направляющей втулки. Такими причинами могут быть не соосность гнезда цилиндрического толкателя клапана или по отношению к втулке имеется перекос. На отечественных двигателях иногда встречается такой дефект. По причине того, что в деталях привода зазоры превышают допустимые, а именно в подшипниках распределительного вала, в гнездах толкателей цилиндрических, а также в осях коромысел – также возможен стук.

Необходимо осуществить разборку и тщательную ревизию состояния деталей, которая и позволит выяснить конкретную причину, поскольку все эти стуки достаточно похожи на слух. Однако при любых обстоятельствах нужно понимать, что при наличии стука, ударный характер носят нагрузки в местах контакта деталей. По большей степени стук такого рода прогрессирует очень быстро, а это чревато для клапанов и сопряженных с ним деталей не только износом, но и их поломкой в ближайшем времени.

По какой причине сломался клапан?

Понятно, что поломку не может вызвать стук как таковой. Однако понять, почему начал стучать клапан важно, в любом случае. Как оказывается, существует немало причин, которые способны спровоцировать появление стука. Одна из наиболее распространенных, – безграмотная эксплуатация, а также обслуживание двигателя, выполненное несвоевременно и не квалифицировано. Верный способ вызвать стуки, ускорить износ и в конечном итоге привести к поломке – это выполняемая от случая к случаю регулировка зазоров в приводе клапанов. Слишком малые зазоры при регулировке также очень опасно, поскольку длина клапанов увеличится при их нагревании в процессе работы двигателя, и в таком случае клапаны «повиснут», когда зазор полностью выберется. В последствие, это ведет к перегреву тарелок и прогару из-за неплотной посадки на седло.

Слишком позднее зажигание также является причиной и довольно распространенной, в результате которой выпускные клапаны прогорают. Это имеет место, особенно когда велики частоты вращения и нагрузки, при которых двигатель работает длительное время. В то же время для клапанов также не будет подарком и раннее зажигание, поскольку в этом случае имеем максимальную температуру газов в цилиндре. Установка опережения зажигания, выполненная не верно, приводит в конечном итоге не только к увеличению расхода топлива и потере мощности, но также вызывает и неисправность клапанов.

Износ втулок и стержней клапанов также возможен из-за использования некондиционного масла. К тому же такое масло в нижней части клапанов имеет свойство коксоваться. В результате клапан по втулке будет ходить все туже, а затем его в ней может просто заклинить. И последствия этого далеко идущие, поскольку в конечном итоге клапан «получит» поршнем по тарелке. Также небезобидной вещью является нагар, который из-за износа маслосъемных колпачков, откладывается на тарелках клапанов. В результате он начинает откалываться, когда толщина его достигает солидных размеров. В пространство между седлом клапана и фаской, частицы такого нагара могут легко попасть. Как результат неминуемый перегрев тарелки из-за плохого контакта с седлом.

Кстати, не всегда износ маслосъемных колпачков является причиной появления отложения нагара на клапанах. Ведь даже через самые новые колпачки масло может легко выдавливаться посредством повышенного давления в картере по причине износа цилиндропоршневой группы или неисправности системы вентиляции. Существуют и «советчики» предлагающие отсоединить от воздушного фильтра – шланг вентиляции картера и куда-нибудь под днище его вывести, якобы мотору так легче работается. Однако они забывают о том, что через шланг в двигатель засасывается пыль, загрязняющая масло и маслофильтр, и к направляющим втулкам и стержням клапанов, оно также попадает, поскольку в картере создается разрежение. О последствиях мы, говорить, не намерены…

Однако если не соблюдены сроки замены ремня привода распредвала, то это может привести к самым серьезным последствиям для клапанов. Ведь в случае обрыва ремня на многих современных двигателях, клапаны деформируются. В таком случае редко оканчиваются благополучно попытки доехать до гаража, после установки нового ремня. Как правило, такие деформированные клапана ломаются уже через 15 минут работы, поскольку испытывают большие изгибающие нагрузки при каждой их посадке на седло. В таких случаях как минимум, головку блока, поршень и шатун придется менять.

Некачественно выполненный ремонт также может внести в работу клапанов целый ряд проблем. Так обязательными атрибутами для сжатия пружин клапанов, для некоторых «механиков» становятся молоток и стальная труба, они игнорируют существующие для этого специальные приспособления. В результате клапан может быть поврежден по канавке для сухарей. И в этом месте позже, просто сломается. Также во время притирки клапана к седлу будет очень опасно, если в направляющую втулку попадет абразивная паста. Довольно трудной историей будет промыть такую втулку. В то же время, если игнорировать этот процесс, то максимум через 5 -10 тысяч километров пробега, эта трудная история получит свое продолжение. Скорее всего, что все разумные пределы износа стержня и втулки будут превышены.

Существуют и такие механики, которые стараются, как можно меньшим сделать зазор клапана во втулке. К весьма неприятным последствиям может привести это заблуждение, проще говоря – к заклиниванию клапана. Также ошибкой является без правки сёдел притирать клапана. В случаях подобного рода использование лишь одной притирки приведет к быстрому износу деталей и стуку клапанов. Вся работа может быть легко испорчена после обстукивания клапанов молотком, после того как головка блока уже полностью собрана. Особенно это касается клапанов малого диаметра, на современных многоклапанных двигателях.

Вот так перед нами и вырисовывается ясная картина, что, скорее всего, клапану кто-то «помогает» стать неисправным. В том, что клапан не подведет, можно быть уверенным лишь в том случае, когда механики не будут очередными «помощниками», а скорее станут ликвидаторами всех последствий прежней помощи, которую клапаны и другие детали обычно несут на себе после долгой работы.