За матеріалами сайту "Іркутський експрес"
Добре, коли машина нова - двигун працює тихо, його не чути навіть на розгоні з повним "газом". Але йде час - і одного разу ви помічаєте, що від колишньої "тиші" не залишилося і сліду, а, відкривши капот, бачите якогось гуркітливого звіра, який разом звичного співу видає явно ображають слух звуки.
Гучність роботи двигуна найчастіше пов'язана з газорозподільним механізмом - великі зазори і стукіт завжди є сусідами один з одним. Перше, що спадає на думку - відрегулювати зазори в приводі клапанів. Часто це допомагає, але іноді після регулювання здається, що стукіт став навіть сильніше: один або кілька клапанів продовжують стукати. І зовсім незрозуміло чому: адже зазори в нормі, так і розподільний вал на вигляд хороший. Причина, схоже, не лежить на поверхні, вона десь всередині, але де? Треба б розібратися, та ніколи. А стукіт стає все голосніше.
Те, що клапан - деталь відповідальна, нікому пояснювати не треба. І те, що несправності клапанів - штука не тільки серйозна, але і небезпечна, багатьом відомо не з чуток. Виникають подібні несправності з різних причин. І зустрічаються серед них зовсім неочевидні, так що при ремонті не вдається обмежитися лише заміною несправної частини.
До речі, в будь-якому випадку перед тим, як що-небудь ремонтувати або міняти, корисно знайти причину конкретної несправності. Інакше така сама доля в недалекому майбутньому може спіткати і зовсім нову, щойно встановлену деталь. А щоб цього не сталося, бажано знати, в яких умовах вона працює.
Як працює клапан?
Основне завдання клапанів - управління потоками паливо-повітряної суміші і продуктів згоряння, що надходять в циліндр або випливають з нього. Отже, клапан при його відкритті повинен вільно пропускати суміш або гази, тобто володіти мінімальним гідравлічним опором. У той же час закритий клапан повинен забезпечувати герметичність і повністю відокремлювати порожнину циліндра від впускний або випускний системи двигуна.
Клапани працюють в умовах сильного нагріву від гарячих газів, що обтікають їх тарілки. І якщо впускний клапан при відкриванні періодично охолоджується надходить в циліндр паливо-повітряної сумішшю, то випускний працює в набагато більш жорстких умовах. Відкриваючись на такті випуску, він ще більше нагрівається гарячими вихлопними газами, і температура його тарілки досягає 850-900 град. С.
Щоб знизити знос фаски при високих робочих температурах, на неї нерідко наплавляют спеціальний твердий матеріал-стелліт. Рідше застосовують натриевое охолодження клапана: натрій, що переміщається у внутрішній порожнині клапана при його відкритті і закритті, переносить тепло від гарячої тарілки до більш холодного стрижня.
Практика показує, що навіть самий жаростійкий клапан все одно прогорить, якщо не будуть виконані і деякі інші умови, головне з яких - щільна посадка тарілки в сідлі. Справа в тому, що тільки хороший контакт клапана з сідлом дозволяє надійно відвести тепло від нагрітої тарілки. Адже сідло досить холодне, воно запрессовано в тіло головки блоку охолоджувальної рідиною.
Через сідло відводиться до 75% всього тепла, що надходить до тарілки, - вельми і вельми значна частина. Природно, якщо контакт з сідлом порушений, тарілка відразу починає перегріватися. Значить, до прогара жити клапану залишається недовго.
Виглядає це як ланцюгова реакція. Невелика нещільність в сполученні тарілки і сідла призводить до прориву газів. Відведення тепла від тарілки в цьому місці відсутня, і тарілка перегрівається. Нещільність збільшується, а разом з нею зростає і температура тарілки. Зрештою матеріал починає руйнуватися, туди спрямовується ще більше гарячих газів, і дефект тарілки швидко поширюється до тих пір, поки циліндр повністю не вимикається з роботи через відсутність компресії.
Як бачимо, гарне сполучення тарілки з сідлом "вбиває" відразу "двох зайців": знімає температуру клапана до прийнятного рівня і забезпечує герметичність. І важко сказати, що важливіше. Принаймні для працездатності самого клапана важливо перше, а для двигуна в цілому - друге (маються на увазі хороші пускові властивості, характеристики потужності, економічність).
Крім зазначених умов, робота клапана (відкриття і закриття) повинна бути досить "м'якої" і не викликати зайвого шуму. Шум або, точніше, стукіт клапанів - вірна ознака несправності, а виникаючі при стукоті ударні навантаження нерідко самі по собі викликають ще більше серйозні несправності і навіть поломки клапанів.
Звідки береться стук?
Причин кілька. Найпростіша вже згадана - великий зазор в приводі. Кулачок распредвала через це набігає на штовхач (важіль або коромисло) не плавно, а з ударом, який тим сильніше, чим більше зазор.
Що страждає в даному випадку в першу чергу? Те, що сприймає ударне навантаження: робочі поверхні кулачка распредвала і штовхача, а також опорна поверхня штовхача і торець стрижня клапана. На них нерідко утворюються ушкодження у вигляді точкових раковин, які в подальшому розширюються і поглиблюються.
Але цим справа не обмежується. Клапан не тільки з ударом відкривається, але також різко, зі стуком, закривається. А це означає, що ударна навантаження при закритті доводиться на ущільнювальну фаску клапана і сідло. Крім того, в момент удару при посадці на сідло на стрижень клапана діє велика розтягуються навантаження від пружини. Тривала робота в таких умовах дуже небезпечна: тарілка може просто відірватися від стрижня або стрижень зруйнується по іншому слабкому місцю - канавці для сухарів.
Але припустимо, що зазори в приводі клапанів нормальні, а стукіт все одно прослуховується. Найчастіше причина такого стуку криється в великому зазорі між стрижнем клапана і направляючою втулкою. Ситуація ця найбільш характерна для старих, неабияк похід, моторів. Іноді стукіт клапана пов'язаний з неконцентричність сідла і отвори направляючої втулки, що є наслідком перегріву головки блоку або неправильно виконаного ремонту. При цьому клапан сідає на сідло спочатку одним краєм тарілки, і тільки потім, перекочуючись у втулці в межах зазору, повністю. Через це, до речі, знос направляючої втулки швидко прогресує.
Швидкий знос направляючої втулки і стукіт клапана виникають і по іншим, більш складним, причин. Наприклад, коли гніздо циліндричного штовхача клапана Неспіввісність, або має перекіс по відношенню до втулки. Подібний дефект іноді зустрічається на вітчизняних моторах. Стук можливий також, через підвищені зазорів в деталях приводу - в осях коромисел, в гніздах циліндричних штовхачів, а також в підшипниках розподільчого вала.
Всі ці стуки на слух досить схожі, і тому часто виділити конкретну причину без розбирання і уважною ревізії стану деталей не вдається. Але в будь-якому випадку потрібно мати на увазі, що раз є стукіт, значить навантаження в місцях контакту деталей носять ударний характер. Як правило, такий гуркіт швидко прогресує, що загрожує не тільки зносом клапанів і пов'язаних з ними деталей, але і їх поломкою.
Чому зламався клапан?
Сам по собі стукіт може і не викликати поломку. Але в будь-якому випадку важливо зрозуміти, чому клапан почав стукати? А причин, які спровокували появу стуку, виявляється, чимало.
Найпоширеніша - неграмотна експлуатація, некваліфіковане і несвоєчасне обслуговування двигуна. Очевидно, регулювання зазорів в приводі клапанів час від часу - вірний спосіб прискорити знос, викликати стуки, а потім і поломки.
Дуже небезпечно при регулюванні встановлювати занадто малі зазори: при роботі двигуна клапани нагріються, їх довжина збільшиться, і, коли зазор вибереться повністю, клапани "повиснуть". А тоді неплотная посадка на сідло призведе до перегріву тарілок і прогару.
Досить поширена причина прогара випускних клапанів - занадто пізнє запалювання. Особливо якщо двигун тривалий час працює на високих частотах обертання і навантаженнях. Але і раннє запалення - теж для клапанів не подарунок, адже температура газів в циліндрі в цьому випадку максимальна. Значить, неправильна установка випередження запалювання викликає не тільки втрату потужності і збільшення витрати палива, але і несправності клапанів.
Використання неякісного масла - теж можлива причина зносу втулок і стрижнів клапанів. Крім того, таке масло має властивість коксованого в нижній частині стрижнів клапанів. Через це клапан буде все тугіше ходити у втулці, а потім і зовсім може заклинити в ній. Врешті-решт він отримає-таки поршнем по тарілці з усіма витікаючими наслідками.
Нагар, що відкладається на тарілках клапанів (особливо впускних), наприклад, з-за зносу маслос'емних ковпачків, теж образливі річ. Досягаючи солідної товщини, нагар починає відколюватися. І частки досить великих розмірів легко можуть потрапити між фаскою і сідлом клапана. А після цього поганий контакт з сідлом і перегрів тарілки неминучий.
Цікаво відзначити, що значні відкладення нагару на клапанах, що викликають подібні неприємності, далеко не завжди пов'язані з зносом маслос'емних ковпачків. Судіть самі: підвищений тиск в картері через несправність системи вентиляції або зносу циліндро-поршневої групи легко може видавлювати масло до тарілок клапанів навіть через найновіші ковпачки.
Але, мабуть, найсерйозніші наслідки для клапанів таїть в собі недотримання термінів заміни ременя приводу розподільного вала. На багатьох сучасних моторах клапани в разі обриву ременя деформуються. Додамо ще, що спроби поставити новий ремінь і так доїхати, наприклад, до гаража, рідко закінчуються благополучно. Деформовані клапани кожен раз при посадці на сідло відчувають великі згинальні навантаження і через 10-15 хвилин роботи, як правило, ламаються. А така поломка клапана - це, як мінімум, заміна поршня, головки блоку, шатуна.
Цілий ряд проблем вносить в роботу клапанів неякісно виконаний ремонт. Наприклад, найбільш "досвідчені" механіки не обтяжують себе використанням спеціальних пристосувань для стиснення пружин клапанів. Їх "коронні" інструменти - сталева труба і молоток, стукнув сильніше - і порядок. Тільки ось клапан може отримати пошкодження по канавці для сухарів. А потім, значно пізніше, в цьому місці зламатися.
Дуже небезпечно потрапляння абразивної пасти в направляючу втулку під час притирання клапана до сідла. Промити таку втулку - ціла історія. Але якщо цього не зробити, історія вийде з продовженням максимум на 5-10 тисяч кілометрів пробігу. Після цього знос втулки і стрижня, швидше за все, перевищить всі розумні межі.
Деякі механіки прагнуть зробити зазор клапана у втулці якомога менше. Це помилка нерідко призводить до заклинювання клапана з вельми неприємними наслідками.
Ще одна помилка - притирання клапанів без правки сідел. Як показує практика, після тривалої експлуатації і особливо після заміни напрямних втулок їх несоосность з сідлами - звичайна справа. У подібних випадках одна лише притирання, швидше за все, призведе до стуку клапанів і швидкого зносу деталей.
Коли головка блоку повністю зібрана з клапанами, дуже легко зіпсувати всю роботу, обстуківая клапани молотком. Результат може бути той же, що і при "ударної" розбиранні, особливо у сучасних багатоклапанних двигунів з клапанами малого діаметра.
З усіх цих факторів складається досить ясна картина, коли клапан несправний, йому, швидше за все, хтось в цьому "допоміг". І завдання механіка - не тільки не стати черговим "помічником", але ліквідувати всі наслідки колишньої "допомоги", які зазвичай несуть на собі після довгої роботи клапани та інші деталі. Тільки так можна бути впевненим, що клапан не підведе.
Олександр Хрулев, кандидат технічних наук, "АБС"