Хорошо, когда машина новая - двигатель работает тихо, его не
слышно даже на разгоне с полным "газом". Но идет время - и однажды
вы замечаете, что от былой "тишины" не осталось и следа, а, открыв
капот, видите некоего грохочущего зверя, который вместе привычного
пения издает явно оскорбляющие слух звуки.
Шумность работы двигателя чаще всего связана с
газораспределительным механизмом - большие зазоры и стук всегда
соседствуют друг с другом. Первое, что приходит в голову -
отрегулировать зазоры в приводе клапанов. Часто это помогает, но
иногда после регулировки кажется, что стук стал даже сильнее: один
или несколько клапанов продолжают стучать. И совершенно непонятно
почему: ведь зазоры в норме, да и распределительный вал с виду
хороший. Причина, похоже, не лежит на поверхности, она где-то
внутри, но где? Надо бы разобраться, да некогда. А стук становится
все громче.
То, что клапан - деталь ответственная, никому объяснять не надо.
И то, что неисправности клапанов - штука не только серьезная, но и
опасная, многим известно не понаслышке. Возникают подобные
неисправности по разным причинам. И встречаются среди них совершенно
неочевидные, так что при ремонте не удается ограничиться только
заменой неисправной детали.
Кстати, в любом случае перед тем, как что-либо ремонтировать или
менять, полезно найти причину конкретной неисправности. Иначе та же
участь в скором будущем может постигнуть и совсем новую, только что
установленную деталь. А чтобы этого не случилось, желательно знать,
в каких условиях она работает.
Как работает клапан
Основная задача клапанов - управление потоками топливовоздушной
смеси и продуктов сгорания, поступающих в цилиндр или вытекающих из
него. Следовательно, клапан при его открытии должен свободно
пропускать смесь или газы, то есть обладать минимальным
гидравлическим сопротивлением. В то же время закрытый клапан должен
обеспечивать герметичность и полностью отделять полость цилиндра от
впускной или выпускной системы двигателя.
Клапаны работают в условиях сильного нагрева от горячих газов,
обтекающих их тарелки. И если впускной клапан при открывании
периодически охлаждается поступающей в цилиндр топливовоздушной
смесью, то выпускной работает в гораздо более жестких условиях.
Открываясь на такте выпуска, он еще больше нагревается горячими
выхлопными газами, и температура его тарелки достигает 850-900 град.
С.
Для того чтобы клапаны могли противостоять таким тепловым
нагрузкам, их приходится изготавливать из специальных жаростойких
сталей и сплавов с большим содержанием хрома, никеля, молибдена и
даже вольфрама. Эти материалы весьма недешевы, из-за чего нередко
выпускные клапаны изготавливают из разнородных материалов: тарелку -
из жаростойкого сплава, а стержень - из легированной стали. Кстати,
впускные и выпускные клапаны самых разных моторов очень легко
отличить: тарелки выпускных клапанов не обладают магнитными
свойствами.
Чтобы снизить износ фаски при высоких рабочих температурах, на
нее нередко наплавляют специальный твердый материал-стеллит. Реже
применяют натриевое охлаждение клапана: натрий, перемещающийся во
внутренней полости клапана при его открытии и закрытии, переносит
тепло от горячей тарелки к более холодному стержню.
Практика показывает, что даже самый жаростойкий клапан все равно
прогорит, если не будут выполнены и некоторые другие условия,
главное из которых - плотная посадка тарелки в седле. Дело в том,
что только хороший контакт клапана с седлом позволяет надежно
отвести тепло от нагретой тарелки. Ведь седло довольно холодное, оно
запрессовано в тело головки блока охлаждаемой жидкостью.
Через седло отводится до 75 % всего тепла, поступающего к
тарелке, - весьма и весьма значительная часть. Естественно, если
контакт с седлом нарушен, тарелка сразу начинает перегреваться.
Значит, до прогара жить клапану остается недолго.
Выглядит это как цепная реакция. Небольшая неплотность в
сопряжении тарелки и седла приводит к прорыву газов. Отвод тепла от
тарелки в этом месте отсутствует, и тарелка перегревается.
Неплотность увеличивается, а вместе с ней растет и температура
тарелки. В конце концов материал начинает разрушаться, туда
устремляется еще больше горячих газов, и дефект тарелки быстро
распространяется до тех пор, пока цилиндр полностью не выключается
из работы из-за отсутствия компрессии.
Как видим, хорошее сопряжение тарелки с седлом "убивает" сразу
"двух зайцев": снимает температуру клапана до приемлемого уровня и
обеспечивает герметичность. И трудно сказать, что важнее. По крайней
мере для работоспособности самого клапана важно первое, а для
двигателя в целом - второе (имеются в виду хорошие пусковые
свойства, мощностные характеристики, экономичность).
Кроме указанных условий, работа клапана (открытие и закрытие)
должна быть достаточно "мягкой" и не вызывать излишнего шума. Шум
или, точнее, стук клапанов - верный признак неисправности, а
возникающие при стуке ударные нагрузки нередко сами по себе вызывают
еще более серьезные неисправности и даже поломки клапанов.
Откуда берется стук?
Причин несколько. Самая простая уже упомянута - большой зазор в
приводе. Кулачок распредвала из-за этого набегает на толкатель
(рычаг или коромысло) не плавно, а с ударом, который тем сильнее,
чем больше зазор.
Что страдает в данном случае в первую очередь? То, что
воспринимает ударную нагрузку: рабочие поверхности кулачка
распредвала и толкателя, а также опорная поверхность толкателя и
торец стержня клапана. На них нередко образуются повреждения в виде
точечных раковин, которые в дальнейшем расширяются и углубляются.
Но этим дело не ограничивается. Клапан не только с ударом
открывается, но также резко, со стуком, закрывается. А это значит,
что ударная нагрузка при закрытии приходится на уплотнительную фаску
клапана и седло. Кроме того, в момент удара при посадке на седло на
стержень клапана действует большая растягивающая нагрузка от
пружины. Длительная работа в таких условиях весьма опасна: тарелка
может просто оторваться от стержня либо стержень разрушится по
другому слабому месту - канавке для сухарей.
Но допустим, что зазоры в приводе клапанов нормальные, а стук все
равно прослушивается. Чаще всего причина такого стука кроется в
большом зазоре между стержнем клапана и направляющей втулкой.
Ситуация эта наиболее характерна для старых, изрядно походивших,
моторов. Иногда стук клапана связан с неконцентричностью седла и
отверстия направляющей втулки, что является следствием перегрева
головки блока или неправильно выполненного ремонта. При этом клапан
садится на седло сначала одним краем тарелки, и только затем,
перекатываясь во втулке в пределах зазора, полностью. Из-за этого,
кстати, износ направляющей втулки быстро прогрессирует.
Быстрый износ направляющей втулки и стук клапана возникают и по
другим, более сложным, причинам. Например, когда гнездо
цилиндрического толкателя клапана несоосно, либо имеет перекос по
отношению ко втулке. Подобный дефект иногда встречается на
отечественных моторах. Стук возможен также, из-за повышенных зазоров
в деталях привода - в осях коромысел, в гнездах цилиндрических
толкателей, а также в подшипниках распределительного вала.
Все эти стуки на слух достаточно похожи, и поэтому часто выделить
конкретную причину без разборки и внимательной ревизии состояния
деталей не удается. Но в любом случае нужно иметь в виду, что раз
есть стук, значит нагрузки в местах контакта деталей носят ударный
характер. Как правило, такой стук быстро прогрессирует, что грозит
не только износом клапанов и сопряженных с ними деталей, но и их
поломкой.
Почему сломался клапан?
Сам по себе стук может и не вызвать поломку. Но в любом случае
важно понять, почему клапан начал стучать? А причин,
спровоцировавших появление стука, оказывается, немало...
Самая распространенная - неграмотная эксплуатация,
неквалифицированное и несвоевременное обслуживание двигателя.
Очевидно, регулировка зазоров в приводе клапанов от случая к случаю
- верный способ ускорить износы, вызвать стуки, а затем и поломки.
Очень опасно при регулировке устанавливать слишком малые зазоры:
при работе двигателя клапаны нагреются, их длина увеличится, и,
когда зазор выберется полностью, клапаны "повиснут". А тогда
неплотная посадка на седло приведет к перегреву тарелок и прогару.
Довольно распространенная причина прогара выпускных клапанов -
слишком позднее зажигание. Особенно если двигатель длительное время
работает на больших частотах вращения и нагрузках. Но и раннее
зажигание - тоже для клапанов не подарок, ведь температура газов в
цилиндре в этом случае максимальна. Значит, неправильная установка
опережения зажигания вызывает не только потерю мощности и увеличение
расхода топлива, но и неисправности клапанов.
Использование некачественного масла - тоже возможная причина
износа втулок и стержней клапанов. Кроме того, такое масло имеет
свойство коксоваться в нижней части стержней клапанов. Из-за этого
клапан будет все туже ходить во втулке, а затем и вовсе может
заклинить в ней. В конце концов он получит-таки поршнем по тарелке
со всеми вытекающими последствиями.
Нагар, откладывающийся на тарелках клапанов (особенно впускных),
например, из-за износа маслосъемных колпачков, тоже небезобидная
вещь. Достигая солидной толщины, нагар начинает откалываться. И
частицы довольно крупных размеров легко могут попасть между фаской и
седлом клапана. А после этого плохой контакт с седлом и перегрев
тарелки неминуем.
Интересно отметить, что значительные отложения нагара на
клапанах, вызывающие подобные неприятности, далеко не всегда связаны
с износом маслосъемных колпачков. Судите сами: повышенное давление в
картере из-за неисправности системы вентиляции или износа
цилиндро-поршневой группы легко может выдавливать масло к тарелкам
клапанов даже через самые новые колпачки.
Некоторые "горячие головы" предпочитают отсоединять шланг
вентиляции картера от воздушного фильтра и выводить его куда-нибудь
под днище автомобиля - так якобы мотору "легче дышится". И невдомек
им, что на некоторых режимах в картере создается разрежение, и пыль,
засасываемая в двигатель через шланг, не только быстро загрязняет
масло и масляный фильтр, но и попадает к направляющим втулкам и
стержням клапанов. Комментарии, как говорится, излишни.
Но, пожалуй, самые серьезные последствия для клапанов таит в себе
несоблюдение сроков замены ремня привода распределительного вала. На
многих современных моторах клапаны в случае обрыва ремня
деформируются. Добавим еще, что попытки поставить новый ремень и так
доехать, к примеру, до гаража, редко оканчиваются благополучно.
Деформированные клапаны каждый раз при посадке на седло испытывают
большие изгибающие нагрузки и через 10-15 минут работы, как правило,
ломаются. А такая поломка клапана - это, как минимум, замена поршня,
головки блока, шатуна.
Целый ряд проблем вносит в работу клапанов некачественно
выполненный ремонт. Например, наиболее "опытные" механики не
утруждают себя использованием специальных приспособлений для сжатия
пружин клапанов. Их "коронные" инструменты - стальная труба и
молоток, стукнул посильнее - и порядок. Только вот клапан может
получить повреждение по канавке для сухарей. А потом, много позже, в
этом месте сломаться.
Очень опасно попадание абразивной пасты в направляющую втулку во
время притирки клапана к седлу. Промыть такую втулку - целая
история. Но если этого не сделать, история получится с продолжением
максимум на 5-10 тысяч километров пробега. После этого износ втулки
и стержня, скорее всего, превысит все разумные пределы.
Некоторые механики стремятся сделать зазор клапана во втулке как
можно меньше. Это заблуждение нередко приводит к заклиниванию
клапана с весьма неприятными последствиями.
Еще одна ошибка - притирка клапанов без правки седел. Как
показывает практика, после длительной эксплуатации и особенно после
замены направляющих втулок их несоосность с седлами - обычное дело.
В подобных случаях одна лишь притирка, скорее всего, приведет к
стуку клапанов и быстрому износу деталей.
Когда головка блока полностью собрана с клапанами, очень легко
испортить всю работу, обстукивая клапаны молотком. Результат может
быть тот же, что и при "ударной" разборке, особенно у современных
многоклапанных двигателей с клапанами малого диаметра.
Из всех этих факторов складывается довольно ясная картина, когда
клапан неисправен, ему, скорее всего, кто-то в этом "помог". И
задача механика - не только не стать очередным "помощником", но
ликвидировать все последствия прежней "помощи", которые обычно несут
на себе после долгой работы клапаны и другие детали. Только так
можно быть уверенным, что клапан не подведет.
Александр Хрулев, кандидат технических наук, "АБС"
Более 2000 руководств
по ремонту и техническому обслуживанию
автомобилей различных марок
|
|
|
|
|
|
Toyota-Club
Поддержать · Donate |
|