Клапан двигателя

Клапанный механизм автомобиля должен работать стабильно, иначе начнёт сбоить двигатель. Прогар, загиб и износ элементов — обычное дело на старых, проработавших немалое время моторах. Замену клапанов ГРМ удастся выполнить своими руками, если изучить полезную инструкцию и посмотреть видео по теме.

Клапан двигателя

В каких случаях нужна замена

Потеря силовым агрегатом автомобиля компрессии — основной признак неправильной работы тарельчатых деталей. Камера сгорания теряет герметизацию из-за трёх распространённых неисправностей — износа штока, прогара или загибания клапанов после встречи с поршнями.

Износ штока

Работа устройств впуска и выпуска горючей смеси — это постоянное движение по направляющим. При длительной эксплуатации, на старых моторах — стержень детали истирается. Это приводит к увеличению зазора между стенками втулок и штоком, что ухудшает работу механизма в целом. Ремонт тут подразумевает не только замену самих клапанов, но и втулок — направляющих, по которым они двигаются.

Прогар

Когда отваливается часть тарелки или на ней появляется трещина, камеры сгорания разгерметизируется в любом положении распредвала. В основном, эта неисправность присуща выпускным клапанам, так как они больше подвержены воздействию термонагрузок.

Клапан двигателя

Прогар — следствие таких неполадок:

  • ошибочной регулировки теплозазора — если головка блока не имеет гидравлических компенсаторов;
  • кривой настройки фаз газораспределения, что приводит к раннему сгоранию и образованию нагара в месте прилегания — клапан ещё не бывает прижат к седлу;
  • обеднённой топливной смеси — из-за этого резко повышается температура в камере;
  • наличия детонационных моментов в ДВС;
  • заводского брака изделий.

Большей частью, устранение последствий прогара подразумевает замену сёдел, что крайне сложно осуществить в домашних условиях. Для этого нужна выпрессовка/запрессовка.

Загиб

Ситуация, возникающая из-за обрыва ремня ГРМ или перескакивания звёздочек цепи, а также её растягивания. Когда это случается, распредвал стопорится, а коленвал продолжает вращаться.

Элементы впуска/выпуска опускаются в цилиндр, ударяясь о поршни, которые в этот момент поднимаются. Скорость движения поршней выше, чем у опускающихся тарельчатых механизмов, поэтому стержень ломается или сгибается.

ДВС полностью останавливается — если по незнанию завести его и продолжить эксплуатировать, это спровоцирует более серьёзную поломку.

Клапан двигателя

Диагностика неисправности

Определить загиб стержней (поломку) в некоторых случаях можно быстро и без инструментов.

  1. Для этого новый ремень устанавливается по меткам, а затем коленвал тихонько прокручивается на 2-5 оборотов. Если вращаться он будет с большим трудом — элементы загнуты.
  2. Прислушаться к глушителю и воздушному фильтру. Если сильно шипит из выхлопной системы — проблема с клапанами выпуска. И наоборот — если звук от ВФ, то неисправны впускные устройства.

Клапан двигателя

Выявить поломку удастся также с помощью замера компрессии в цилиндрах — её падение укажет на проблему. Однако компрессометр выявляет лишь факт потери двигателем компрессии. Чтобы найти конкретную причину, мотористы проводят тест.

Замеряют сначала компрессию одного цилиндра. Потом заливают в него небольшое количество масла, и повторно замеряют показатель. Если после добавления смазки показатель компрессии увеличивается на 1 атмосферы — неисправность связана с клапанами.

А если на 2-3 пункта — это уже износ ЦПГ или залегание колец.

Для более точной диагностики рекомендуется воспользоваться пневмотестером. Это инструмент, выявляющий утечки в цилиндрах и показывающий общее состояние механики в ДВС. Подключается он через маслозаливное отверстие или свечной колодец.

Пневмотестер даёт возможность диагностировать:

  • состояние ЦПГ;
  • целостность прокладки ГБЦ;
  • герметичность надпоршневого пространства цилиндров.

И самое главное — плотность залегания клапанов.

Ещё один способ — вкрутить датчик разряжения (давления) в отверстие масляного щупа, которое соединено напрямую с картером. Второй датчик — синхронизационный, надо установить на первый цилиндр. Далее завести мотор.

Во время воспламенения топливной смеси газы начнут прорываться в картер. Тут надо создать диаграмму изменения давления.

В том цилиндре, где это происходит резче и больше — что-то, а скорее всего клапан, мешает сдерживать прорыв газов.

Необходимый инструмент

Замена устройств впуска и выпуска подразумевает наличие специализированных инструментов:

Клапан двигателя

  • набор гаечных ключей;
  • головки;
  • отвёртки;
  • фиксатор коленвала;
  • динамометрический ключ;
  • рассухариватель или съёмник пружин (стопорных элементов); 
  • приспособление для притирки — чтобы не покупать специальное, можно воспользоваться дрелью и куском шланга;
  • микрометр — поможет точно замерить диаметр стержня, выявить дефекты;
  • специальный ключ для установки натяжного ролика — требуется после обрыва ремня ГРМ, когда проводится установка нового ремня и регулировка натяжения.

Обязательно нужен съёмник маслосъёмных колпачков, если их замена не подразумевается. Конечно, элементы удастся снять и обычными пассатижами, но такой вариант повредит изделия, и в дальнейшем мотор начнёт расходовать большое количество масла. Также удастся вытащить элементы длинной торцевой головкой, но она должна соответствовать диаметру колпачка.

Вдобавок потребуется определённое количество расходных материалов:

  • новые маслосъёмные колпачки — если подразумевается их замена;
  • прокладки ГБЦ и клапанной крышки;
  • герметик;
  • пригодные качественные болты для затяжки головки — не должны быть чрезмерно вытянутыми;
  • притирочная паста либо порошок, разбавленный с моторным маслом.

Видео

В видео показано, как поменять и притереть клапаны двигателя ВАЗ. Притирка осуществляется мастером с использованием профессионального инструмента, с обязательной расточкой сёдел. Всё описано грамотно и подробно.

Процесс замены

Основательная разборка/сборка системы газораспределения входит в процесс замены клапанов. В зависимости от модели и конструктивных особенностей силовой установки, процедура проходит легко или сложно. Нужно понимать, что неминуем контроль тепловых зазоров, проверка допусков по размерам, адаптация механизмов после снятия/установки.

Ещё один важный момент. Замена прогоревших или погнутых клапанов сама по себе ничего не решит, если не проводится сопутствующая работа. Например, установка новых втулок вместо изношенных старых направляющих. Если этого не сделать, новые тарельчатые устройства начнут болтаться. А при чрезмерном проваливании сёдел, производитель рекомендует не возиться, а поставить новую ГБЦ.

Клапан двигателя

Подготовительные работы

Сначала проводится грамотная подготовка, которую рекомендуется сопровождать записями или фото расположения незнакомых элементов, что сбережёт время и нервы во время обратной сборки:

  • обесточить электрическую цепь, скинув минусовую клемму с АКБ;
  • отсоединить магистрали подачи технических жидкостей, топлива;
  • снять навесное оборудование — дроссельный узел, выпускной коллектор, патрубки, вакуумные трубки.

ГБЦ

Чтобы демонтировать головку нужно:

  • демонтировать крышку ГБЦ;
  • открутить болты крепления;
  • вытащить головку блока.

Снятый блок надо промыть и проконтролировать на предмет трещин корпуса. Важно также проверить плотность прилегания клапанов к сёдлам.

Для этого надо сначала заглушить окно подачи к термостату на торцевой стороне ГБЦ.

Затем перевернуть блок тарелками вверх, налить в полость камеры чистый керосин и подать воздух под давлением (компрессором). По количеству пузырей определяется плотность прилегания.

Распредвал

Дополнительно потребуется демонтировать распределительный вал:

  • вывернуть свечи зажигания;
  • скинуть приводной ремень;
  • вытащить шкив;
  • открутить крепежи, удерживающие крышку распредвала;
  • вынуть сальники, затем вал.

Клапаны

Снимать стопоры или сухарики надо правильно:

  • сначала расшевелить их, чтобы исключить поломку рассухаривателя из-за прикипания — свечную головку поставить на верхнюю часть каждого клапана и бронзовым молотком слегка ударять по ней;
  • вдеть рассухариватель и начать вытаскивать стопор каждой тарелки — чтобы снятые сухари удобнее было собирать, надо воспользоваться пинцетом со стержнем из магнита;
  • убрать пружины и верхние тарелки;
  • вынуть клапаны и колпачки;
  • отшлифовать привалочную плоскость блока.

Далее примерить и установить новые запчасти:

  • сначала проверить зазор между устройствами впуска/выпуска и втулками — при излишнем люфте, как и было сказано выше, направляющие заменить;
  • притереть элементы с помощью пасты и дрели;
  • установить новый клапан, стержень которого смазать маслом;
  • надеть маслосъёмный колпачок с небольшим усилием до момента его упора в нижнюю тарелку;
  • засухарить детали в обратном рассухариванию порядке;
  • поставить на место распредвал, прикрутить бугеля;
  • установить ГБЦ на блок цилиндров, затянуть нужным моментом и в правильной последовательности.

Притирка делается так. Клапанный стержень и насадка дрели плотно соединяются между собой шлангом, затем возвратно-поступательными движениями с одновременным вращением осуществляется процесс.

Угол наклона и необходимые размеры приводятся в руководстве по ремонту конкретного двигателя. Чтобы удостовериться в правильности сделанной работы, следует налить 100 граммов солярки в месте соприкосновения клапана и седла.

Если жидкость не протечёт, значит — всё выполнено грамотно и без ошибок.

Клапан двигателя

Рассухаривание — это снятие стопорных элементов. Представляют они собой маленькие металлические сборочные единицы конической формы. Называются сухарями. Их предназначение — не допускать относительного смещения сопряжённых узлов. Обычно делаются из легированной или среднеуглеродистой стали.

Если требуется, настраивается тепловой зазор на ГБЦ. Затем устанавливается крышка, ремень ГРМ. Далее нужно выставить правильно метки, проконтролировать установку, собрать навесное оборудование.

Пробный пуск в большинстве случаев сопровождается небольшим стуком — его бояться не нужно, так как это шум не прокаченных ещё гидравлических толкателей.

Уже через 1-2 минуты они притрутся, звук исчезнет.

Профилактика

Чтобы не допустить поломки клапанов, рекомендовано придерживаться нескольких правил.

  1. Заменять ремень ГРМ в свой срок. Это расходный материал, имеющий определённый ресурс. Для большинства моторов он составляет 100 тыс. км пробега машины, но только при условии, что деталь оригинального производства. Контрафактные изделия рвутся уже на малых пробегах — через 5-7 тыс. километров. Поэтому следить за его состоянием следует как можно чаще.
  2. Регулярно проверять работу помпы, которая соприкасается с ремнём в конструкции многих современных автомобилей. Изнашивается насос примерно на тех же пробегах, что и ремень.
  3. Следить за состоянием распредвала, который изнашивается на пробеге двигателя от 150 тыс. км и выше. Заклин распределительного вала или поломка обязательно приведёт к обрыву ремня.
  4. Проверять состояние натяжного механизма. Как известно, ремень вращается на роликах, тоже подверженных механическому износу. Их надо периодически смазывать, подтягивать, а при необходимости — устанавливать новые.
Читайте также:  Купить б/у и новый трактор т-30

Требует внимания и цепной привод. Хотя он считается более надёжным, но гнёт клапаны и у него. Либо растягиваются звенья металлической цепи, либо выходит из строя навесное оборудование — успокоители, ролики.

Предотвратить загиб элементов можно также, сделав углубления на головках поршней, соответствующие размерам стержней клапанов. При обрыве ремня или проскоке цепи, стержни войдут в эти самые углубления и останутся там. Однако данный способ имеет недостаток — двигатель потеряет около 7% своей мощности.

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.

Клапан 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.

Клапан 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.

Клапан 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.

Клапан двигателя

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.

Регулировка клапанов: что это и зачем она нужна :

Одним из важных элементов двигателей внутреннего сгорания являются клапаны, благодаря которым в цилиндры поступает топливная смесь. Но бывает, что клапаны начинают плохо выполнять свою работу.

  • Что это
  • Зачем нужно
  • Когда нужно
  • Как делается

Регулировка клапанов — это процесс, при котором настраиваются так называемые тепловые зазоры между кулачком распредвала и деталями клапанного механизма. То есть при регулировке клапанов корректируются не сами клапаны, а именно зазоры между ними и другими деталями.

В цилиндре обычного автомобильного двигателя происходит сжигание смеси топлива и воздуха. В результате там образуются продукты сгорания, которые толкают поршень, а он в свою очередь вращает коленвал, соединенный с трансмиссией. Затем отработавшие газы удаляются из цилиндра в выхлопную систему.

То есть смесь топлива и бензина должна сначала попасть внутрь цилиндра, а затем «лишние» газы должны выйти оттуда.

Подавать смесь в цилиндры двигателя нужно не «когда попало», а строго в определенный момент и в требуемом количестве. Иначе двигатель нормально работать не сможет. Также газы должны и выводиться вовремя.

Для этого и нужны клапаны, которые открываются и закрываются в нужное время, запуская в цилиндр смесь и выпуская отработанные газы.

Читайте также:  Кнопка shift lock АКПП: назначение режима

Двигатели оборудуются так называемым распределительным валом. Упрощенно схема его работы примерно такова. Он вращается вместе с коленвалом и «толкает» специальными кулачками клапаны, заставляя их то открываться, то закрываться.

???? Зачем пользоваться раскоксовкой двигателя и как правильно это делать

Во время работы детали двигателя сильно нагреваются. А при нагревании тела имеют свойство расширяться. При проектировании мотора обязательно учитывается это явление.

Ведь иначе после того, как двигатель нагреется, то клапаны будут работать не так, как задумывалось инженерами. Поэтому делается так называемый тепловой зазор между деталями клапанного механизма и распредвалом.

Регулировка этого зазора и называется «регулировкой клапанов».

Клапан двигателя

Если клапаны не отрегулированы, то это может привести к увеличению расхода топлива ( Shutterstock)

Зачем нужна регулировка клапанов

Регулировка клапанов требуется для своевременного их срабатывания и правильной работы двигателя. Если же клапаны не отрегулированы, то могут быть неприятные последствия.

  1. «Неправильный» тепловой зазор может привести к снижению мощности двигателя, а также увеличению расхода топлива.
  2. Неотрегулированные клапаны гораздо сильнее изнашиваются.
  3. Длительная эксплуатация двигателя с неотрегулированными клапанами приводит к преждевременному износу практически всех деталей мотора, следовательно, к необходимости капитального ремонта.

Кроме того, «неправильные» зазоры могут ухудшить экологичность выхлопа: в выхлопную систему может попасть несгоревшее топливо. И это влияет не только на экологию, но на износ катализатора.

Когда нужна регулировка клапанов

Следует вовремя осуществлять регулировку клапанов. На старых машинах она делается примерно раз в 60-80 тыс. км пробега (но все зависит от конструкции двигателя, манеры езды водителя, периодичности обслуживания и пр).

Поэтому автовладельцу стоит обращать внимание на симптомы, которые указывают на необходимость регулировки.

  • Характерный металлический стук при работе двигателя (особенно в случаях, когда он не проходит при прогреве мотора).
  • Снижение мощности и, соответственно, ухудшение разгона.
  • Повышенный расход топлива.
  • Неустойчивые обороты на холостом ходу.

Конечно, эти признаки могут говорить как о «неправильном» тепловом зазоре, так и о других неисправностях. В любом случае игнорировать их не стоит.

???? Форсунки двигателя: основные виды и частые неисправности

Как регулируют клапаны

Способов регулировки несколько. Расскажем про самые распространенные из них.

  • Автоматическая регулировка. На современных автомобилях регулировка клапанов обычно делается «сама». Для этого двигатели оснащаются так называемыми гидрокомпенсаторами. Эти устройства поддерживают заданный тепловой зазор, используя давление моторного масла.
  • Регулировка винтами. В этом случае мастер использует регулировочный винт на толкателе, который взаимодействует с клапаном. Винт вращается и либо приближается к клапану, уменьшая зазор, либо отдаляется от него, а зазор, соответственно, увеличивается. Для контроля зазора используется специальный щуп.
  • Регулировка шайбами. Толкатель снимается, и под него подкладывается тонкая металлическая шайба.

Регулировка клапанов: что это, зачем нужно, и что будет, если ее не делать

Клапан двигателя

Если вы становились свидетелем сцены, когда опытный автомобилист деловито открывал капот машины (вашей или своей), некоторое время вслушивался в звук работающего мотора, а потом многозначительно произносил фразу «клапаны надо отрегулировать», но при этом для вас его слова были не понятнее звука двигателя, который он слушал, то сегодня мы попробуем этот пробел восполнить. Что такое регулировка клапанов, зачем она нужна, когда ее нужно делать, и что будет, если ее не делать совсем? И почему на многих машинах регулировка клапанов вообще не нужна? Давайте разберемся.

Что такое регулировка клапанов?

Работа обычного поршневого двигателя предполагает подачу в цилиндры топливовоздушной смеси и отвод из них отработавших газов. Обе функции выполняют клапаны – соответственно, впускные и выпускные, попеременно открываясь в нужное время для наполнения и опорожнения цилиндра.

Управляет их работой распределительный вал, имеющий специальные кулачки, которые воздействуют на верхнюю часть клапана, открывая его в цилиндр.

Конструкций приводного механизма существует несколько – распредвал может воздействовать на клапаны почти непосредственно, надавливая кулачком на толкатели, или, к примеру, через специальные коромысла, толкая один их конец, в то время как другой давит на клапан.

Но в любом из случаев в конструкции есть интересующая нас особенность: тепловой зазор между кулачком распредвала и деталью клапанного механизма, которая открывает клапан. Ведь рабочая температура деталей двигателя, особенно клапанного механизма и собственно клапанов, очень высока, а при нагревании металл имеет свойство расширяться, что приводит, в частности, к удлинению клапана. Именно для компенсации этого расширения нужен тепловой зазор, а регулировка этого зазора и называется «регулировкой клапанов»

Да, с логической точки зрения формулировка «регулировка клапанов» не совсем верна.

Клапан при нормальных условиях, когда на него не давит кулачок распредвала, закрыт: тарелка клапана плотно прижата пружиной к седлу в головке блока цилиндров, а должная герметичность обеспечивается фасками на обоих элементах.

Соответственно, никакая регулировка клапану здесь не требуется – а вот тепловой зазор должен быть правильным. То есть, более корректно говорить не «регулировка клапанов», а «регулировка теплового зазора привода клапанов».

Зачем нужна регулировка клапанов?

Если представить себе комбинацию «клапан – толкатель – распредвал» без теплового зазора – то есть, плотно прилегающими друг к другу при неработающем двигателе, то несложно понять, что при выходе на рабочую температуру на удлинившийся клапан, «вытягиваемый пружиной из цилиндра» в сторону распредвала, из-за температурного расширения начнет постоянно давить этот самый распредвал, приводя к небольшому сжатию пружины и неплотному закрытию клапана. То есть, при достижении рабочей температуры клапан фактически перестанет полноценно выполнять одну из своих функций: плотно закрываться для герметизации камеры сгорания и ее изоляции от впускного или выпускного тракта.

Подобное может произойти, к примеру, из-за износа седел и тарелок клапанов. Соответственно, в этом случае регулировка клапанов нужна, чтобы обеспечить нужный тепловой зазор для обеспечения полного закрытия клапанов.

— Kolesa.Ru (@Kolesa_Ru) 3 июня 2019 г.

Второй вариант – увеличение теплового зазора: например, из-за износа поверхностей кулачков распредвала и элементов привода клапанов.

В этом случае даже после достижения двигателем рабочей температуры между распредвалом и клапанным механизмом будет оставаться зазор, а касаться они будут ударно и только в момент воздействия кулачка.

Это уже пагубно влияет на ресурс клапанного механизма, но есть и другие последствия: клапан будет открываться чуть позже и не полностью – а значит, ухудшится наполняемость цилиндра топливовоздушной смесью.

Что будет, если не регулировать клапаны?

Если не регулировать клапаны своевременно, это приведет к изменению теплового зазора. При этом и увеличение, и уменьшение теплового зазора, как мы уже поняли, негативно влияет на ресурс и работу двигателя.

Уменьшение зазора означает неполное закрытие клапанов, которое приводит к ряду последствий.

Негерметичность камеры сгорания из-за приоткрытого клапана приводит к падению компрессии и прорыву раскаленных газов во впускной или выпускной тракт (в зависимости от того, впускной или выпускной клапан приоткрыт).

Кроме того, стоит отметить значительно увеличивающуюся тепловую нагрузку на клапаны. Ведь плотный контакт закрытого клапана с седлом – это одно из важных условий его охлаждения, а если клапан неплотно прилегает к седлу, охлаждение ощутимо ухудшается.

Особенно это касается выпускных клапанов: впускные дополнительно охлаждаются поступающей в цилиндры топливовоздушной смесью, а вот выпускные обеспечивают выход отработавших газов крайне высокой температуры, и для них охлаждение в зоне контакта с седлом имеет критическую важность.

В крайнем случае плохое охлаждение клапана из-за малого теплового зазора может привести к его перегреву и разрушению – так называемому прогару.

Кроме того, прорыв горящей топливовоздушной смеси в выпускной тракт повышает нагрузку на катализатор (а при его разрушении абразивная пыль может повредить и цилиндры).

Последствия увеличения теплового зазора несколько иные.

Как было сказано выше, оно приводит к ударному воздействию распредвала на клапанный механизм, что негативно сказывается на его ресурсе, а также к несвоевременному и неполному открытию клапана.

Ухудшение наполнения цилиндра топливовоздушной смесью при этом означает нарушение фаз газораспределения и снижение отдачи мотора: то есть, он будет хуже тянуть.

Как узнать, каким должен быть тепловой зазор?

Величина теплового зазора определяется производителем для конкретного двигателя: если конструкция мотора предусматривает регулировку клапанов, показатели обычно указываются в руководстве по эксплуатации. — Kolesa.Ru (@Kolesa_Ru) 3 июня 2019 г.

В целом величина теплового зазора, разумеется, очень невелика, это десятые доли миллиметра – примерно 0,1-0,4 мм.

При этом ее обычно определяют с помощью набора щупов с шагом в 0,05 мм и менее – то есть, соблюдается точность до сотых.

Стоит отметить, что тепловой зазор для впускных и выпускных клапанов различается: как мы уже знаем, выпускные клапаны нагреваются сильнее – а следовательно, сильнее увеличиваются в размерах и требуют большего теплового зазора.

На практике знать конкретные значения теплового зазора нужно только для регулировки – то есть, если вы не занимаетесь ей самостоятельно, эти цифры вам не слишком пригодятся.

Как узнать, когда регулировать клапаны

Периодичность регулировки клапанов, если она предусмотрена конструкцией мотора, указывается в руководстве по эксплуатации автомобиля. В целом эта процедура выполняется не так часто – обычно это каждые 50-80 тысяч километров. Однако и более частая проверка не повредит – особенно если машина оснащена газобаллонным оборудованием, так как газовое топливо повышает тепловую нагрузку на мотор.

Второй способ узнать о необходимости регулировки клапанов – это характерный звук: стук или цоканье при работе мотора, не проходящее по мере его прогрева.

— Kolesa.Ru (@Kolesa_Ru) 3 июня 2019 г.

Ну а если автомобиль приобретен не новым, и его пробег уже немаленький, то регулировка теплового зазора точно не будет лишней – нужно лишь выяснить, предусмотрена ли она конструкцией.

Читайте также:  Пахнет бензином при запуске двигателя: что делать водителю

Как регулировать клапаны?

Существует несколько конструктивных вариантов регулировки теплового зазора. К примеру, один из вариантов – это подбор шайб нужной толщины, которые вставляются между толкателем клапана и кулачком распредвала.

Для регулировки зазора он сначала замеряется с имеющейся шайбой, а потом шайба при необходимости заменяется на другую, большей или меньшей толщины.

Альтернативный вариант при схожей конструкции – подборка не регулировочных шайб нужной толщины, а самих толкателей с необходимыми параметрами.

Еще одна вариация — это регулировка теплового зазора с помощью винтового механизма. В этом случае ничего подбирать не нужно: зазор измеряется щупом и затем при необходимости настраивается вкручиванием или выкручиванием регулировочного болта, который затем фиксируется контргайками — Kolesa.Ru (@Kolesa_Ru) 3 июня 2019 г.

Такой метод регулировки мы наглядно показывали в отдельном материале на примере Renault Logan.

Почему на некоторых моторах клапаны регулировать не нужно?

Неоднократное уточнение о том, что регулировка клапанов должна быть предусмотрена конструкцией мотора, весьма важно: ведь многие двигатели этой процедуры не требуют.

Зависит это от того, оснащен ли мотор гидрокомпенсаторами: это устройства, предназначенные для автоматической регулировки теплового зазора.

Они работают за счет масла, поступающего в них из двигателя (поэтому, собственно, и называются «гидрокомпенсаторами») и полностью исключают необходимость периодической ручной регулировки клапанов.

Сами они, конечно же, тоже не вечны – о необходимости их проверки и замены говорит все тот же цокающий стук, не исчезающий вскоре после запуска, а порой даже после прогрева двигателя. Однако главное, что нужно знать в контексте этого материала – это то, что моторам, оснащенным гидрокомпенсаторами, регулировка клапанов не нужна.

Клапан двигателя внутреннего сгорания — что такое клапаны двс

Чтобы четырехтактный двс любого автомобиля смог работать, в его устройство входит множество разных деталей и механизмов, которые синхронизированы между собой. Среди таких механизмов – грм. Его функция заключается в том, чтобы обеспечить своевременное срабатывание фаз газораспределения. О том, что это такое, подробно рассказывается здесь.

Если коротко, то газораспределительный механизм в нужное время открывает впускной/выпускной клапан, чтобы обеспечить своевременность процесса при выполнении конкретного такта в цилиндре. В каком-то случае требуется, чтобы оба отверстия были закрыты, в другом – открыто одно или даже оба.

https://www.youtube.com/watch?v=0uo6HMC7Ygs\u0026pp=ygUf0JrQu9Cw0L_QsNC9INC00LLQuNCz0LDRgtC10LvRjw%3D%3D

Рассмотрим ближе одну деталь, которая позволяет стабилизировать данный процесс. Это клапан. В чем особенность его конструкции, а также как он работает?

Что такое клапан двигателя

Под клапаном подразумевается металлическая деталь, устанавливаемая в головке блока цилиндров. Она является частью механизма газораспределения, и приводится в движение распредвалом.

  Переливает Карбюратор На Триммере Регулировка

В зависимости от модификации авто двигатель будет иметь нижнее или верхнее расположение ГРМ. Первый вариант еще встречается в некоторых старых модификациях силовых агрегатов. Большинство производителей уже давно перешли на второй вид газораспределительных механизмов.

Причина тому – такой мотор легче настраивать и ремонтировать. Для регулировки клапанов достаточно снять клапанную крышку, и не нужно демонтировать весь агрегат.

Устройство привода

За правильную и своевременную работу клапанного механизма отвечает распределительный вал и привод ГРМ. Конструкция и количество распредвалов для каждого типа двигателя выбирается индивидуально.

Деталь представляет собой вал, на котором выполнены кулачки определенной формы. Проворачиваясь, они оказывают давление на толкатели, гидрокомпенсаторы или коромысла и открывают клапана.

Тип схемы зависит от конкретного двигателя.

Газораспределительный механизм

Распредвал находится непосредственно в головке блока цилиндров. Привод к нему идет от коленчатого вала. Это может быть цепная, ременная или зубчатая передача.

Наиболее надежной является цепная, но она требует дополнительных конструктивных решений. Например, успокоитель для гашения вибрации цепи и натяжитель.

Скорость вращения распределительного вала в два раза ниже, чем скорость вращения коленчатого вала. Так обеспечивается согласование их работы.

От количества клапанов зависит количество распределительных валов. Существует две основных схемы:

При наличии только двух клапанов достаточно одного распредвала. Вращаясь, он обеспечивает попеременное открытие впускного и выпускного клапанов.

В наиболее распространенных четырехклапанных двигателях устанавливаются два распредвала. Один обеспечивает работу впускных, а другой выпускных клапанов.

В двигателях с V-образных расположением цилиндров устанавливается четыре распредвала. По два на каждую сторону.

Кулачки распредвала не толкают стержень клапана напрямую. Существует несколько типов “посредников”:

  • роликовые рычаги (коромысло);
  • механические толкатели (стаканы);
  • гидравлические толкатели.

Роликовые рычаги имеют более предпочтительную конструкцию. На гидротолкатель давят так называемые коромысла, которые качаются на вставных осях. Чтобы снизить трение на рычаге предусмотрен ролик, который контактирует непосредственно с кулачком.

В другой схеме используются гидравлические толкатели (компенсаторы зазора), которые расположены непосредственно на стержне. Гидрокомпенсаторы автоматически регулируют тепловой зазор и обеспечивают мягкую и менее шумную работу механизма.

Это небольшая деталь состоит из цилиндра с поршнем и пружиной, каналов для масла и обратного клапана. Для работы гидротолкателя используется масло, которое подается из системы смазки двигателя.

Более подробно про гидрокомпенсаторы можно прочитать в отдельной статье на нашем сайте.

Снятие стакана клапана магнитом

Механические толкатели (стаканы) представляют собой втулку, закрытую с одной стороны. Они устанавливаются в корпус ГБЦ и непосредственно передают усилие на стержень клапана. Основные их недостатки заключаются в необходимости периодической регулировки зазоров и стуке при работе на непрогретом двигателе.

Назначение и особенности устройства

Клапан – подпружиненный элемент. В спокойном состоянии он плотно закрывает отверстие. Когда распределительный вал проворачивается, кулачок, расположенный на нем, надавливает на клапан, опуская его. Благодаря этому отверстие открывается. Подробно устройство распредвала описывается в другом обзоре.

Каждая деталь играет свою функцию, которую конструктивно невозможно выполнить аналогичному элементу, находящемуся рядом. На один цилиндр предусмотрено минимум два клапана. В более дорогих моделях агрегатов их по четыре. Этих элементов в большинстве случаев парное число, и они открывают разные группы отверстий: одни – впускные, а другие – выпускные.

Впускные клапаны отвечают за поступление в цилиндр свежей порции воздушно-топливной смеси, а в моторах с непосредственным впрыском (разновидность инжекторной топливной системы, она описывается здесь) – объема свежего воздуха. Этот процесс происходит в тот момент, когда поршень выполняет такт впуска (с верхней мертвой точки после удаления выхлопа движется вниз).

Выпускные клапана имеют тот же принцип открытия, только выполняют они уже другую функцию. Они открывают отверстие для удаления продуктов горения в выпускной коллектор.

Особенности работы

Клапаны постоянно подвержены воздействиям высокой температуры и давления. Это требует особого внимания к конструкции и материалам данных деталей.

Особенно это касается выпускной группы, так как через них выходят горячие газы. Тарелка выпускного клапана в бензиновых двигателях может разогреваться до 800˚С – 900 ˚С, а в дизельных 500˚С – 700˚С.

Нагрузка на тарелку впускного в несколько раз ниже, но и она достигает 300˚С, что также немало.

Именно поэтому в их производстве применяются жаропрочные сплавы металлов, содержащие легирующие присадки. Также выпускные клапаны часто имеют полый стержень с натриевым наполнителем. Это делается для лучшей терморегуляции и охлаждения тарелки. Натрий внутри стержня плавится, течет и забирает часть тепла с тарелки и переносит его на стержень. Так можно избежать перегрева детали.

Клапанный механизм двигателя

На седле в процессе работы может образоваться нагар. Чтобы избежать этого, применяют конструкции, которые вращают клапан. Седло представляет собой кольцо из высокопрочных стальных сплавов, которое напрессовывается непосредственно на головку цилиндров для более плотного контакта.

Также для правильной работы механизма должен соблюдаться регламентированный тепловой зазор. От высоких температур детали расширяются, что может привести к неправильной работе клапана.

Зазор выставляется между кулачками распредвала и толкателями путем подбора специальных металлических шайб определенной толщины или самих толкателей (стаканов).

Если в двигателе применяются гидрокомпенсаторы, то зазор регулируется автоматически.

Слишком большой тепловой зазор, будет препятствовать полному открытию клапана, а следовательно, цилиндры будут менее эффективно наполняться свежим зарядом. Маленький зазор (или его отсутствие) не позволит клапанам закрыться до конца, что приведет к их прогару и снижению компрессии в двигателе.

Конструкция клапанов двигателя

Рассматриваемые детали входят в клапанную группу газораспределительного механизма. В совокупности с другими деталями они обеспечивают своевременную смену фаз газораспределения.

Рассмотрим особенности конструкции клапанов и смежных с ними деталей, от которых зависит их эффективная работа.

Клапаны

Клапаны имеют форму стержня, с одной стороны которого имеется головка или тарельчатый элемент, а с другой – пятка или торец. Плоская часть предназначена для герметичного закрытия отверстий в ГБЦ. Между тарелкой и стержнем сделан плавный переход, а не ступенька. Это обеспечивает обтекаемость клапану, благодаря чему он не создает сопротивление движению рабочей среды.

В одном моторе впускной и выпускной клапана будут немного отличаться. Так, у первых типов деталей тарелка будет шире, чем у вторых. Причина тому – высокая температура и большое давление при удалении через газоотвод продуктов сгорания.

Чтобы детали стоили дешевле, клапаны состоят из двух частей. Отличаются они составом. Эти две части стыкуются при помощи сварки. Рабочая фаска тарелки выпускного клапана тоже является отдельным элементом.

Она наплавляется из другого типа металла, который обладает жаростойкими свойствами, а также устойчивостью к механическим нагрузкам. Помимо этих свойств торец выпускных клапанов не так сильно подвержен образованию ржавчины.

Правда, эта часть во многих клапанах изготавливается из материала, идентичного металлу, из которого выполнена тарелка.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector