Три способа проверки герметичности клапанов двигателя

Три способа проверки герметичности клапанов двигателя

Существует как минимум три способа проверки проверки герметичности клапанов двигателя автомобиля.

Два из них относительно простые, один сложный. Рассмотрим их в порядке возрастания трудоемкости.

В качестве примера используем двигатель 21083 (1,5 л) автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099.

Сразу определимся, что негерметичность клапанов двигателя может возникнуть из-за слишком сильного нагара на них, неплотного прижатия из-за слишком маленьких тепловых зазоров, а так же прогорания тарелки или разрушения посадочного гнезда клапана в головке блока.

Три способа проверки герметичности клапанов двигателя

1. Проверка измерением компрессии.

Одним из способов проверки герметичности клапанов двигателя является измерение компрессии в цилиндрах с последующим анализом динамики нарастания давления от первых оборотов коленчатого вала до фиксации максимального значения.

Измерение компрессии в цилиндрах карбюраторного двигателя при помощи компрессометра

В случае если не герметичен клапан или прокладка головки блока – в самом начале измерения компрессометр покажет давление в пределах 7-9 кг/см 2 , после чего рост показаний практически прекратится.

При том, что нормы компрессии для двигателя 21083 автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099 следующие.

— Отличное давление (компрессия) – 12-13 кг/см 2 (1,2-1,3 МПа)

— Нормальное давление – 10-11 кг/см 2 (1,0-1,1 МПа)

— Необходим ремонт – 8-9 кг/см 2 (0,8-0,9 МПа)

2. Проверка давлением сжатого воздуха.

Существует способ проверки основанный на подаче сжатого воздуха в свечные колодцы при определенном положении коленчатого и распределительного валов.

Безразборная проверка исправности клапанов двигателя подачей сжатого воздуха в свечное отверстие

Для проведения проверки сжатым воздухом проделываем следующее.

— Устанавливаем поршень проверяемого цилиндра в верхнюю мертвую точку (ВМТ).

Это должен быть такт сжатия, при котором впускной и выпускной клапана будут закрыты.

— В свечное отверстие подаем под давлением воздух (0,2-0,3 МПа (2-3 бар)).

Для подачи воздуха вполне достаточно будет обычного насоса, но удобнее конечно использовать компрессор.

— По выходу воздуха определяем, какой клапан неисправен.

Если во впускной коллектор – впускной клапан.

В выпускной коллектор – выпускной клапан.

Через маслозаливную горловину – неисправны поршневые кольца.

Через расширительный бачок системы охлаждения – прогорела прокладка под головку блока.

Если подозрение на негерметичность клапанов после проведения этих двух проверок еще больше укрепилось, можно попробовать устранить ее, отрегулировав их тепловые зазоры путем подбора регулировочныех шайб нужной толщины. Так как возможно проблема в том, что клапана просто неплотно закрываются из-за слишком маленьких зазоров (клапана «зажаты»). После чего провести эти проверки еще раз.

Если и после этого все указывает на то, что с клапанами имеется проблема, то проводим третью, финишную, проверку.

3. Проверка керосином.

Это самая точная, но вместе с тем самая трудоемкая проверка герметичности клапанов двигателя. Для ее проведения придется снять головку блока. Проще всего приурочить такую работу ко времени проведения ремонта двигателя. Но если есть веские основания считать, что клапана не герметичны (например прогорели) и ездить так дальше стало очень сложно, то придется снимать головку, заменять поврежденные клапана и притирать их тарелки к седлам, после чего проводить проверку керосином.

Проверка состоит в том, чтобы налить керосин в камеру сгорания в головке блока (головка при этом перевернута вверх клапанами и стоит на горизонтальной поверхности). При этом оба клапана должны быть закрыты. Если керосин не просачивается через закрытые клапана в течении 8-10 секунд, то все в порядке. Если потек, то придется приводить в норму пару клапан-седло.

— Герметичность прилегания тарелок клапанов к седлам в головке блока очень важна при работе двигателя автомобиля. Так как в противном случае нарушается одно из основных условий эффективного сгорания топливной смеси — наличие определенного давления в конце такта сжатия. Если клапана не герметичны, давление сразу падает ниже нормы. Топливная смесь не сгорает полностью. Мощность двигателя падает. Он начинает троить так как перестает работать цилиндр с негерметичным клапаном (клапанами). Часто работа двигателя сопровождается выстрелами и хлопками в глушитель.

Почему прогорают клапана?

Прогар клапана – естественное последствие неправильного горения топливовоздушной смеси в цилиндре либо нарушения теплового зазора. Давайте рассмотрим, почему может прогореть клапан на дизельном или бензиновом двигателе и уделим внимание проблеме регулировки теплового зазора и детонационного сгорания.

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. Второй связан с неправильным горением в неработающем цилиндре, вследствие чего часть ТПВС летит в выхлопной тракт, сбивая с толку кислородный датчик (лямбда-зонд).

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.

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.

Видео: Почему горят клапана

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.

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.

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.

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.

Основные причины прогара клапанов

;
• нарушение теплового зазора клапанов;
• слишком позднее/раннее зажигание; .

1. 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.

2. 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.

3. 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.

Прогар клапана на дизельном моторе

Признаки прогара клапана на дизеле схожи с бензиновым двигателем. Но среди причин лидирует неисправность форсунок. Из-за переливающих форсунок повышается температура в камере сгорания, увеличивается время горения смеси.

Понятие детонации в дизельном двигателе отсутствует. Но при раннем впрыске возникает не менее опасное жесткое сгорание, когда давление в камере сгорания развивается раньше расчетного. Стенки камеры сгорания в такие моменты переживают повышенные ударные и тепловые нагрузки.

Почему стучат клапана на холодном и горячем моторе

Металл расширяется после нагрева. Таковы законы физики. Поэтому зазор между деталями газораспределительного механизма (ГРМ) постоянно меняется в зависимости от температуры. Если расстояние становится слишком большим, стучат клапана. Мы описываем этот звук, как высокочастотное цоканье. Аналогичный шум может появиться при неисправности гидрокомпенсаторов. Устройства предназначены для автоматической компенсации теплового зазора и работают по гидравлическому принципу. Расскажем о том, как провести диагностику и отрегулировать зазоры.

Устройство клапанного механизма

Элементы клапанного механизма

Основной деталью механизма можно назвать распределительный вал. На нем есть несколько кулачков, изготовленных в виде безударных профилей. Они нажимают на промежуточное звено (коромысло), которое передает усилие на сами клапана. Порой роль «передатчиков» играют толкатели, рокеры. Конструкция зависит от расположения клапанов:

На старых моделях двигателей за настройку зазоров отвечает регулировочный винт. В современных моторах коэффициент температурного расширения приводит в норму гидрокомпенсатор. Распределительный вал расположен в головке блока цилиндров (ГБЦ). Его вращает коленвал через цепную или ременную передачу. Направляющие втулки (1) предназначены для обеспечения точного движения клапана, а пружины (5) помогают вернуться в исходное положение. Обычно на верхнюю часть стержня надеты маслосъемные колпачки. Они не дают смазке попасть в камеру сгорания.

Причины появления посторонних шумов

Принцип работы клапанов

В силовых агрегатах, выпущенных в начале двухтысячных годов, клапана могут стучать уже после 10–15 тысяч км пробега. Судя по нашему опыту, за это время регулировка зазора сбивается и надо выполнять ее повторно. Точный срок, когда пора браться за ключ и готовить набор щупов, указан в технической документации автомобиля. За первые пять лет после выхода с конвейера, в движке вряд ли возникнет серьезная неисправность.

Межсервисный интервал постоянно сокращается по мере эксплуатации машины. Ведь в результате трения стачиваются втулки, толкатели, коромысла и стержни клапанов, а также кулачки распредвала. Износ рабочих поверхностей вызывает увеличение зазоров. В этом случае одной регулировки хватает только на 5–6 тысяч километров. Со временем ситуация усугубляется до такой степени, что прокрутка регулировочного винта становится бесполезным занятием.

Гидрокомпенсаторы увеличивают ресурс клапанного механизма за счет плавной «подстройки» под температурный режим. Но и гидрики со временем приходят в негодность. Плунжеры перестают выдвигаться на нужное расстояние, ломаются обратные клапаны. В результате давление внутри корпуса падает, деталь перестает решать свою задачу. Появляется стук. Можно попробовать сделать ремонт или промыть гидравлический компенсатор. Скорее всего понадобится полная замена.

На холодном двигателе

Принцип работы механизма ГРМ

Чем ниже температура силового агрегата, тем больше зазоры между элементами клапанного механизма. Поэтому стук «на холодную» можно назвать вариантом нормы. Если после запуска мотора в районе головки блоков слышно цоканье, значит детали прогреваются. После того как температура достигнет 65 °C, шумы прекратятся сами собой. Этого не случилось? Скорее всего, в системе ГРМ есть неисправность. Как вариант — износ толкателей. Так происходит из‐за недостаточного давления масла. Фрикционные поверхности истираются без смазки.

Мы считаем, что все неполадки, которые не связаны со сбитой регулировкой, нужно решать в автосервисе. Разобрать клапанный механизм можно самостоятельно, особенно если есть опыт. Но результат ремонта не всегда оправдывает ожидания. Судя по нашему опыту, стук остается даже после замены втулок, толкателей и клапанов. Виной тому запчасти, качество которых не соответствует оригинальному. Да и регулировка — тонкая и кропотливая работа.

На горячем двигателе

Принцип работы гидрокомпенсатора

Если обратиться к теории, нагрев металла должен компенсировать тепловые зазоры. Стук продолжается? Первым делом следует обратить внимание на систему смазки. Когда в ней падает давление, большая сила трения провоцирует появление металлического скрежета. На большой частоте он воспринимается на слух как цоканье. Типичный признак, говорящий о неисправности — включение красной или желтой пиктограммы в виде масленки на панели приборов. Советуем заменить фильтр и масло, осмотреть гидрокомпенсаторы.

Проблема не ушла? Следует проверить работоспособность масляного насоса. Стук клапанов «на горячую» порой сигнализирует о низком уровне масла. Это легко проверить с помощью штатного щупа. Полоска должна находиться не ниже отметки min. Шум на холостых оборотах появляется из‐за поломки гидрокомпенсаторов. Порой причиной становится появление детонации в движке: горючая смесь воспламеняется неравномерно. Если неприятный звук проявляется при разгоне, дело в износе деталей клапанного механизма.

Диагностика

Устройство стетоскопа

Первым делом советуем определить локацию. Действительно ли дело в клапанах, или стуки слышны со стороны блока цилиндров? Порой очень похожее цоканье издают топливные форсунки на инжекторном двигателе. Для диагностики понадобится технический стетоскоп. Прибор можно приобрести в крупном автомагазине или заказать в интернете. Стетоскоп состоит из пары дужек с ушными оливами на концах. За передачу шума отвечает звуковод — полая трубка. К клапанной крышке нужно приложить головку прибора, прислушаться и запомнить цокот. Потом следует проверить блок цилиндров. Если щелчки доносятся оттуда, дело в износе вкладышей или подшипников коленвала. Возможно, слышен стук поршня.

Как стучат клапана: видео

Проще диагностировать шум на примере. Автор ролика специально разбирает силовой агрегат и нарушает регулировку клапанов: увеличивает зазор выше нормативных показателей. После сборки мотора слышно едва различимое цоканье:

Экспериментатор не останавливается на достигнутом результате. Он продолжает увеличивать зазоры. Со временем шум усиливается, особенно на высоких оборотах. Если с вашим мотором происходит то же самое, что на видео, значит, нарушена регулировка. Это самый благоприятный вариант. При износе деталей клапанного механизма стук будет не менее интенсивным. Только решить проблему с помощью регулировочного винта не получится. Придется менять запчасти самостоятельно или ехать в автосервис.

Выставление теплового зазора

Набор щупов

После проведения диагностики оказалось, что клапана стучат из‐за нарушения регулировки? Маленькие зазоры наносят вред силовому агрегату, как и большие. Для работы понадобится стандартный набор металлических щупов. На рисунке показан инструмент с шагом от 0,03 до 1 мм. Нужно узнать нормативные показатели для вашего двигателя. Для этого достаточно заглянуть в техническую документацию.

Пример. Нормативные показатели для 8‐клапанного движка Renault Logan с объемом 1,4 литра и маркировкой K7J равны: 0,1–0,15 мм для впускных клапанов и 0,25–0,3 для выпускных.

Все манипуляции лучше проводить на двигателе, остывшем до 20 °C. Первым делом следует открутить клапанную крышку и снять ее с посадочного места, не повредив прокладку. Дальнейшие действия советуем выполнять по шагам:

1. Прокрутить коленвал и максимально освободить коромысло или толкатель от нажима со стороны кулачка.
2. Просунуть щуп в пространство теплового зазора. Движется легко? Зазор большой. Не пролезает? Значит, расстояние слишком маленькое.
3. Открутить контргайку регулировочного винта, закручивать винт до тех пор, пока щуп не начнет скользить в тепловом зазоре с небольшим усилием.

Останется повторить процедуру для каждого клапана, зажать контргайки, поставить клапанную крышку на место и проверить работу силового агрегата. Интенсивный стук должен прекратиться после прогрева двигателя до 65 °C. Если этого не произошло, значит, где‐то есть неисправность.

Выводы

Последствия эксплуатации автомобиля со стучащими клапанами зависят от причины появления посторонних шумов. Но даже при нарушении регулировки увеличится расход топлива и масла, снизится мощность силового агрегата. При более серьезных поломках нарушится работа фаз газораспределения. Зачем рисковать?

Приведем простой пример. Допустим, тепловой зазор меньше необходимого. Пережатый клапан не будет полностью закрываться. В результате поршень рано или поздно начнет ударяться о тарелку. Клапан погнется, мотор выйдет из строя. Придется проводить дефектовку и делать дорогостоящий ремонт.

Что делать в этой ситуации? Если услышали стук клапанов, советуем как можно быстрее посетить автосервис. Опытные мотористы выполнят диагностику неисправности, отрегулируют тепловые зазоры с максимальной точностью. Силовой агрегат будет работать как часы.

Источник https://twokarburators.ru/tri-sposoba-proverki-klapanov/

Источник https://avtocity365.ru/ustrojstvo-i-ekspluatatsiya-avtomobilya/pochemu-progorayut-klapana/

Источник https://ddcar.ru/blog/diagnostika/pochemu-stuchat-klapana-na-holodnom-i-goryachem-motore