Чому прогорають клапани

Клапана ГРМ розташовані саме в камері згоряння та розраховані на високотемпературні навантаження. Однак за порушення нормального режиму роботи ДВС з часом руйнується навіть термостійкий матеріал, з якого вони виготовлені. Як швидко прогорають клапани – залежить від характеру неполадок. Характерними ознаками того, що прогорів клапан у циліндрі, є нерівна робота та утруднений запуск ДВЗ, а також втрата потужності. Втім, ці симптоми можуть виникнути і при інших неполадках. Розібратися, що означає «прогорів клапан», чому це сталося та дізнатися про способи діагностики ГРМ без зняття голівки допоможе ця стаття.

Симптоми клапана, що прогорів.

Як зрозуміти, що прогоріли клапани? Найпростіше встановити це за візуального огляду, але для цього довелося б зняти ГБЦ, що досить трудомістко і дорого. Тому для початку варто керуватися непрямими ознаками. Знаючи, що відбувається, коли прогорає клапан, і як це відбивається на роботі ДВЗ, визначити поломку можна і без аналізу двигуна.

Як визначити, що прогорів клапан дивіться у таблиці, у якій зазначені характерні симптоми та основні причини.

РЎРёРјРїС,РѕРј	Причини	Чому це відбувається
Детонація («стукають пальці»)	Октанове число відповідає рекомендованому виробником. некоректно налаштовано запалювання	Якщо бензин низькооктановий або займається не вчасно, то при сильному стисканні суміші замість її плавного згоряння відбувається вибух. Деталі камери згоряння зазнають ударних навантажень, клапани перегріваються і можуть тріскатися.
Збільшена витрата пального	Некоректна робота ГРМ	Режим роботи ГРМ з пошкодженим клапаном порушується, потужність падає, а з нею і ККД двигуна, що може призводити до підвищеної витрати
Погіршення тяги та динаміки	Падіння загальної потужності ДВЗ	клапан, Що Прогорів, не дає досягти робочої компресії в циліндрі, в результаті не створюється потрібне зусилля для перемтакження поршня
утруднений запуск	Знижується швидкість перемтаження поршня	Поршень не здатний створити потрібне зусилля для обертання колінвалу.
Тряска та нерівна робота на холостому ходу, зміна звуку роботи двигуна	Пропуски запалювання в циліндрі	У нормі спалахи в циліндрах ДВЗ відбуваються з рівними проміжками (півобороту коленвала для 4-циліндрового ДВЗ) і однаковою силою, тому мотор обертається рівномірно. Якщо прогорів клапан, циліндр не може виконувати свою роботу і ДВЗ піддається перепадам навантажень, що викликає троїння та сильні вібрації.
Постріли в глушник	Запалення ВТС у випускному колекторі	У негерметичному циліндрі пальнеповітряна суміш не згоряє повністю. У результаті залишки пального потрапляють у гарячий вихлопний тракт і спалахують
Бавовни у впуску	пальнеповітряна суміш повертається в колектор і ресивер	Якщо прогорів і труїть клапан на впуску, то при стисканні частина суміші повертається у впускний ресивер, де і згоряє при подачі іскри

Клапан прогорів і вже не може забезпечити герметичність

За симптомами, перерахованими вище, можна дізнатися, що прогоріли клапани в ДВС. Комбінація кількох ознак свідчить про це з вищою ймовірністю. Прогоріти може й сідло, до якого клапан повинен щільно прилягати при закритті, хоча це менш поширена поломка.

Якщо симптоми вказують на наявність тріщин у клапані або на те, що прогоріли сідла клапанів, у чому причина поломки можна правильно встановити тільки за допомогою повної діагностики та дефектування. Як би там не було доведеться знімати ГБЦ, а потім міняти деталі, що вийшли з ладу.

Вартість усунення проблеми

Власноруч замінити клапан на вітчизняному авто можна з мінімальними витратами, витративши близько 1000 рублів на сам клапан, нову прокладку ГБЦ, пасту притирки, антифриз для доливки. Але зазвичай одним прогорання все не закінчується: може знадобитися фрезерування або заміна деформованої через перегрівання ГБЦ, а також проточка сідел клапанів. Перетиснутий клапан тягне вироблення кулачка распредвала.

На СТО міняти один клапан беруться неохоче, а повне обслуговування та ремонт ГБЦ стартують із 5–10 тис. рублів для ВАЗ – до десятків тисяч для сучасних іномарок.

Після заміни клапанів, що прогоріли, і ремонту ГБЦ важливо усунути першопричину прогару. Якщо цього не робити, то незабаром деталь знову вийде з ладу!

Чому прогорають клапани ДВЗ?

Чому прогорає клапан у ДВС? базова причина – порушення температурного режиму в камері згоряння. Внаслідок цього деталь піддається перегріву, метал починає плавитися, або навпаки ставати більш крихким, кришиться і тріскається. Навіть невеликий дефект клапана поступово прогресує, через що згодом той стає непридатним.

Існує 6 базових причин, чому прогорають клапани на автомобілі:

1. бідна суміш. Збіднена пально-повітряна суміш горить повільніше нормальної (стехіометричної), частина її догоряє вже на виході з камери згоряння, тому теплове навантаження на випускний тракт збільшується. Причини, чому прогорає випускний клапан, зазвичай криються саме в бідній суміші або в наступній неполадці.
2. Неправильні кути випередження запалення. Чим вище октанове число пального - тим рівномірніше і повільніше воно горить, тому при підвищенні ОЧ потрібно і збільшення кута випередження запалення. При пізньому запаленні суміш догоряє вже у випускному тракті, перегріваючи клапан. При ранньому бензин запалюється передчасно, з'являються ударні навантаження та перегрів.
3. Відкладення нагару. У момент закриття клапан щільно прилягає до сідла, яке бере участь у відведенні надлишкового тепла. При утворенні з їхньої поверхні нагару теплопередача значно погіршується. Охолодження тільки через шию не таке ефективне. Крім того, шар заважає клапанам повністю закриватися, в результаті відбувається прорив суміші, що горить, у впускний або випускний колектор, що посилює перегрів.
4. Неправильні теплові зазори клапанів. На холодному моторі між штовхачем клапана і ексцентриком розподільного валу є зазор, що є запасом на розширення металу. Він може періодично регулюватися вручну за допомогою шайб чи стаканчиків потрібної товщини або автоматично гідрокомпенсаторами. При некоректному регулюванні або зношуванні гідрокомпенсатора деталь займає некоректне положення. Коли клапан перетиснутий – він не може повністю закритися, суміш, що горить, проривається в щілину між ним і сідлом, викликаючи їх перегрів. Якщо прогорів впускний клапан, причини цього найчастіше криються саме в перетисканні або відкладеннях на його поверхні, що перешкоджають замиканню.
5. Проблеми із системою охолодження. Якщо циркуляція рідини, що охолоджує, в ГБЦ порушена або антифриз просто не справляється з відведенням тепла, в результаті деталі головки перегріваються, а клапана і їх сідла можуть прогоріти.
6. Некоректне дозування дизпалива. На дизелях прогорання клапанів відбувається через все тих же надмірних теплових навантажень, викликаних некоректним дозуванням пального. Причиною може бути некоректна робота ТНВД чи паливних форсунок.

Прогорів випускний клапан

Нагар на клапанах і сідлах призводить до прогару

Зі сказаного вище можна зробити висновок, які клапани прогорають частіше - випускні. По-перше, вони менші за розміром, а тому швидше нагріваються. По-друге, саме через них видаляються гарячі вихлопні гази. Впускні клапани постійно охолоджуються пально-повітряною сумішшю або чистим повітрям (на моторах з прямим упорскуванням) і тому зазнають меншого температурного навантаження.

Чому прогорають клапани на бензиновому моторі?

Відповідь на питання "чому прогорів випускний клапан на бензиновому моторі?" можна знайти в попередньому розділі в пунктах 1–5 (суміш, запалювання, нагар, зазори та охолодження). При цьому четверта причина найбільшою мірою відноситься до ДВС, в яких передбачено ручне регулювання теплового зазору. Чи прогорають клапани з гідрокомпенсаторами? Таке теж трапляється, але найчастіше з причин, що не залежать від автоматичних компенсаторів – самі вони з ладу виходять рідко.

Найбільш поширеною причиною, через яку прогоряє клапан у ДВС ВАЗ з 8-клапанним ГРМ, є саме несвоєчасне або некваліфіковане регулювання зазорів. На більш старих моторах, встановлених у ВАЗ 2108 та ВАЗ 2111, проблема проявляється частіше через менший інтервал регулювань. На ДВС серії 1186, що встановлюються в Калину, Гранту і Датсун, де інтервал збільшений за рахунок доопрацювання ШПГ, вона менш виражена. Тим не менш, перетискання клапанів – одна з головних причин, чому прогоряє впускний клапан. І стосується це не лише ВАЗів.

Справа в тому, що через просідання сідел і поступового самопритирання клапанів, що вільно обертаються навколо своєї осі, вони поступово піднімаються вгору. В результаті зазор між штовхачем та ексцентриковим кулачком розподільного валу зменшується, регулювання збивається.

Збіднена суміш, що викликає перегрів випускного каналу – головна причина прогару на бензинових моторах із «гідриками». А ось некоректне запалювання та перегрів ГБЦ однаковою мірою поширені на всіх моторах, незалежно від механізму регулювання клапанів.

Чому горять клапани після встановлення ГБО?

Головною причиною, чому прогорають клапани на газі, є некоректне налаштування ДВС під ГБО. Газоподібне пальне відрізняється від бензину октановим числом: у пропан-бутану ОЧ зазвичай становить 100 одиниць, а у метану – 110. Чим вище за ОЧ – тим плавніше воно згоряє, тим довше досягається «пік» горіння, тому підпалювати його слід раніше. Якщо запалення відрегульовано під бензин 92 або 95 – суміш буде догоряти вже у випускному тракті.

При установці ГБО (особливо метанового) обов'язково встановлюйте варіатор УОЗ, щоб коригувати момент іскроутворення при русі на газі! Або встановіть дворежимну прошивку "газ-бензин". На авто, що спочатку йдуть з ГБО (як Lada Vesta CNG), така прошивка встановлена ​​із заводу, для інших моделей подібне ПЗ створюють фахівці з чіп-тюнінгу.

Другою поширеною причиною, чому від газу прогорають клапани, є робота на збідненій суміші. Бідна суміш гірше спалахує, довше горить і догоряє вже у випускному каналі, тим самим піддаючи клапан і його сідло перегріву.

Будь-яке ГБО потребує налаштування. На системах 1–3-го покоління важливо коректно відрегулювати редуктор, а на 4-му і новішому – виставити корекції упорскування щодо бензину у газовому ЕБУ. Якщо некоректно відрегулювати систему або усвідомлено «задушити» її задля економії – це може призвести до прогару.

Витрата газу на сучасному двигуні не може бути 1:1 до бензину. Теплотворна здатність у них можна порівняти (в межах 40–45 кДж/г), але щільність у пропан-бутану нижча на 15–25% (500–600 г/л проти 700–800 г/л). Тому витрата газу на нормально збагаченій суміші має бути більшою, ніж бензину!

Як і на бензині, поширеними причинами прогорання клапана в ДВЗ з ГБО, можуть бути некоректне регулювання зазорів, закоксування нагаром та проблеми з охолодженням. Тому при дефектуванні мотора з клапаном, що прогорів, варто переконатися у відсутності цих проблем.

На моторах з ручним регулюванням клапанів, що працюють на газі, при налаштуванні зазорів варто виправляти +0,05 мм. Наприклад, для 8-клапанних ДВСй ВАЗ нормальні зазори впуску – 0,15–0,25 мм, а випуску – 0,3–0,4 мм, але на газі їх варто зрушити до 0,2–0,3 мм для впуску та 0,35–0,45 мм – для випуску.

Чому прогорають клапани на дизелі?

Причини, чому прогорають клапани на дизелі, відрізняються від бензинових ДВЗ. Іскрового запалення у них немає, а бідна суміш є ознакою нормальної роботи, тому що повітря завжди має подаватися з надлишком для повного згоряння солярки. Типовими причинами, з яких прогорають клапани на автомобілі з дизельним мотором, є:

• занадто раннє упорскування пального в циліндри;
• перезбагачення суміші через надмірний тиск ТНВД або переливають форсунок;
• некоректне регулювання теплових зазорів або поломка гідрокомпенсаторів;
• перегрів ГБЦ через порушення циркуляції антифризу чи погіршення його властивостей.

Найчастіше клапан на дизелі прогорає саме через вищезгадані причини. На старих ДВС з механічним ТНВД раннє упорскування може виникати через поломку таймера (автомата випередження) насоса, що управляє моментом подачі пального. У сучасних ДВС із системою Common Rail винуватцем прогару клапанів можуть бути датчики, що некоректно визначають момент для упорскування, і зношені форсунки, що ллють пальне понад норму.

Причинами, чому прогорають клапани в ДВЗ автомобіля на дизгорючому, можуть бути проблеми з повітряним фільтром та інтеркулером (на турбодизелі). Забитий фільтр обмежує приплив повітря, через що палива при постійному обсязі подачі стає відносно багато. Аналогічно діє і інтеркулер, що перегрівається (наприклад, через забруднення). Він не може нормально охолоджувати повітря, в результаті той хоч і розвиває необхідний тиск у впускі від розширення при нагріванні, але кількість кисню в ньому в результаті виявляється недостатнім, оскільки по масі повітря в дефіциті щодо норми. Обидва фактори викликають перезбагачення суміші, яке здатне на дизелі призвести до прогорання клапанів.

Як визначити прогорілий клапан без зняття ГБЦ

Огляд клапанів за допомогою ендоскопа, підключеного до смартфону

Існує два базові способи, як визначити прогорілий клапан з високою точністю, не розбираючи двигун:

• вимірювання компресії;
• візуальний огляд ендоскопом.

Для того щоб зрозуміти, що прогоріли клапана можна провести ці операції самостійно або звернутися в автомайстерню. Бюджетний ендоскоп, як і компресометр, коштуватиме 500–1000 рублів. Приблизно стільки ж візьмуть за діагностику та майстри на СТО. Огляд ендоскопом, що підключається до смартфона, планшета або ноутбука, дозволяє добре розглянути пошкоджений клапан, а компресометр покаже падіння тиску в циліндрі.

Перед тим, як перевірити клапан, що прогорів, потрібно переконатися у відсутності проблем із зазорами. Вони мають бути коректно виставлені, тому що також цілий перетиснутий клапан, який не може повністю закритися, поводиться так само, як і вже прогорілий.

Для виміру компресії, особливо на моторах з електронним дроселем, потрібен помічник, тому що в момент тестування заслінка має бути повністю відкрита. також помічник буде запускати стартер.

Як знайти непрацюючий циліндр

Визначити циліндр із прогорілим клапаном можна заміряючи компресію або знімаючи дроти/котушки зі свічок на моторі, що працює. Як перевірити клапан, що прогорів, на бензиновому ДВС за звуком:

Визначення циліндра з клапаном, що прогорів.

1. Запустити ДВЗ, дати йому прогрітися та відкрити капот.
2. Зняти провід чи котушку зі свічки 1-го циліндра.
3. Послухати, чи змінився звук роботи двигуна, чи посилилися вібрації.
4. Повернути провід чи котушку на місце, знову послухати зміни у роботі.
5. Повторити п. 2–4 для решти циліндрів.

Якщо циліндр справно тримає тиск, то при його відключенні ДВЗ починає гірше працювати, троїти та трястись, а при підключенні – робота нормалізується. А ось якщо клапан прогорів, циліндр повноцінно не бере участі в роботі, тому звук та вібрація двигуна після відключення-підключення свічки не змінюються.

Для дизеля доступний лише варіант з компресометром через відсутність свічок запалювання. У циліндрі з дефектним клапаном тиск буде приблизно на 3 (і більше) атм менше, ніж у інших.

Як визначити, у чому проблема

Так як розпізнати клапан, що прогорів, з ендоскопом можна напевно, по можливості краще вибрати цей варіант. Для огляду потрібно:

Прогорілий клапан на зображенні з ендоскопу

1. Підключити «ендоскоп» до ноутбука чи смартфону та вивести картинку на екран.
2. Надягти на камеру насадку-дзеркальце (необов'язково, якщо «ендоскоп» з керованою головкою).
3. Викрутити свічку і через отвір помістити «ендоскоп» у циліндр.
4. Оглянути клапан на предмет дефектів.
5. Повторіть п. 3–4 для кожного циліндра.

Перевірка з компресометром ґрунтується на розумінні того, що відбувається з тиском, коли прогоряє клапан. Для прогрітого бензинового ДВЗ нормальна компресія становить 10-15 бар або атмосфер (1-1,5 МПа), залежно від ступеня стиснення. Тиск у циліндрі дизеля становить 20-30 бар або атм. (2-3 МПа)тому для його перевірки потрібен прилад з манометром, що має ширший діапазон вимірювань.

Як визначити, що згорів клапан, за допомогою манометра, вказано в інструкції нижче. Якщо наконечник компресометра оснащений не різьбленням, а гумовим конусом, потрібен помічник.

Порядок перевірки клапанів, що прогоріли компресометром:

1. Викрутіть із ГБЦ свічки запалювання (на бензиновому моторі), свічки розжарювання або форсунки (на дизелі). Для того щоб не переплутати їх при складанні, пронумеруйте свічкові наконечники проводів або котушки.
2. Перекрийте подачу пального, наприклад, відключивши паливний насос (можна вийняти запобіжник) або від'єднавши магістраль від ТНВД.
3. Вкрутіть компресометр в отвір одного циліндра або щільно притисніть його конусом до отвору.
4. Попросіть помічника покрутити двигун стартером протягом 5 секунд, при цьому натискаючи педаль газу в підлогу для нормального наповнення циліндра повітрям.
5. Зафіксуйте показання манометра, звірте їх із нормальними для вашого ДВЗ.
6. Обнуліть «компресометр», натиснувши тиск з нього.
7. Повторіть п. 3–6 для кожного з циліндрів, що залишилися.

Бензиновий «компресометр» з різьбленням та конусною насадками

Дизельний компресометр з шкалою вимірювань до 70 бар

Після проведення вимірювання компресії порівняйте показання приладу для кожного з циліндрів. Нормальні значення для різних ДВЗ вказані вище, розкид по циліндрах повинен перебувати в межах 1 бар або атм. (0,1 МПа). Ознакою прогару є суттєве (на 3 атм і більше) падіння тиску.

Не завжди винуватцем низького тиску є клапан, що прогорів. Причиною поганої компресії може бути залягання, знос або поломка кілець, надмірне вироблення стінок циліндра або пошкодження поршня. Зрозуміти, що так поводиться клапан, що прогорів, можна, впорснувши в циліндр близько 10 мл моторного масла і повторно вимірявши компресію. Якщо вона збільшилася – проблема з кільцями або зношуванням циліндра, якщо не змінилася – клапан не тримає тиск через прогар.

Масло також не допоможе збільшити компресію, якщо її немає через прогорілого або поршня, що лопнув від детонації - симптоми будуть ті ж, що і при прогарі клапана. Перевірити цілісність поршня можна ендоскопом або обмацуванням його довгим тонким стрижнем через свічкову криницю.

Чи можна їздити з клапанами, що прогоріли

Для тих, хто за симптомами визначив, що його автомобіль має проблеми з клапанами, і цікавиться: чи можна їздити, якщо прогорів клапан? – одразу відповідь: вкрай небажано, це може призвести до додаткових витрат. Якщо дійсно прогорів клапан, наслідки можуть бути плачевними для двигуна:

• шматочки клапана, що руйнується, пошкоджують поршень і ГБЦ, обдирають стінки циліндра, ламають кільця;
• при прогарі впускного клапана пальнеповітряна суміш, що проривається у впускний ресивер, може спалахнути там і порвати його (особливо актуально для пластикових ресиверів);
• палаюча суміш, прориваючись через негерметичний клапан, призводить до перегріву колектора, приймальної труби, прокладки, призводячи до прогоряння деталей вихлопу;
• суміш, яка не може нормально згоріти в циліндрі, догоряє у вихлопі, ушкоджуючи каталізатор, датчик кисню;
• через локальне перегрівання, що зберігається, ГБЦ може повести, що вимагатиме її фрезерування при ремонті або навіть заміни.

Як уникнути прогару клапанів

• Контролюйте якість сумішоутворення, періодично оглядаючи свічки щодо наявності нагару. Якщо він білий – суміш бідна і потребує коригування.
• Дотримуйтесь періодичності заміни свічок запалювання, наведеної в регламенті Вашого автомобіля.
• при русі газі скоротите інтервал виміру клапанних зазорів. Перевіряйте їх раз на 10 тисяч км (при кожній зміні олії) і, при потребі, регулюйте.
• Заправляйте паливом із рекомендованим виробником октановим числом.
• під час руху на газі використовуйте варіатор УОЗ або дворежимну прошивку ЕБУ «газ-бензин».
• Вчасно міняйте олію, використовуючи продукцію з допусками, рекомендованими автовиробником.
• Змінюйте антифриз раз на 3 роки або через 40-50 тисяч км, щоб не допустити погіршення його властивостей, стежте за його рівнем в бачку і температурою при русі.
• При появі повідомлення Check Engine на панелі приладів діагностуйте мотор по OBD-2 для оперативного усунення несправностей.

Дотримуючись зазначених рекомендацій, ви продовжите термін служби двигуна, тому що запобігти прогоранню клапанів ДВЗ простіше і дешевше, ніж робити їх заміну. У випадку з ВАЗ є шанс купити на розбиранні «живу» головку, але навіть б/в деталь для іномарок може вдарити по гаманцю.