Почему прогорают клапаны?
Система клапанов двигателя внутреннего сгорания очень сложна и прецизионна. Для решения проблемы в клапанной системе, изначально необходимо диагностировать ее причину. Только лишь заменить повреждённый клапан особо не поможет, если причина заключается в неправильном взаимном размещении клапанной направляющей и седла клапана. Заменив клапан, что прогорел, Вы ситуацию не решите, если его прогорание произошло из-за «горячей точки» на головке цилиндре. Пока горячая точка будет присутствовать, клапаны будут прогорать и далее.
- Как определить прогоревший клапан?
- Причины прогорания клапана
- Последствия прогара клапанов
- Как исправить прогорания клапана?
Поэтому, важным моментом будет анализ причин поломки перед попыткой ремонта. Клапан, который прогорел либо сломался, износившиеся направляющие, или другие проблемы с клапанной системой зачастую представляют собой конечный результат целой цепочки событий. Одна проблема способствует порождению другой, что, в конечном результате, приведёт к сбоям в работе клапанов.
Как определить прогоревший клапан?
Для проверки клапана на предмет его прогорания существует несколько способов. Самым проверенным и простым считается поиск нерабочего цилиндра среди всех. Для этого нужно запустить силовой агрегат. Во время его работы на холостом ходу необходимо сдёрнуть колпачки со свечей. Если после этого двигатель сменит обороты, то такой силовой агрегат неисправен. А если, сняв колпачок со свечи, Вы увидите, что двигатель работает, как и прежде, то неисправности коснулись цилиндра.
Когда мотор начинает троить, то следует выкрутить свечи и поменять их местами, либо заменить одну из них. Когда Вы поменяли местами свечи, сразу заведите двигатель. Если после этого он завёлся и нормально работает, значит, свеча оказалась рабочей, и прекратил свою работу другой цилиндр.
В том случае, если такая замена оказалась неэффективной, тогда вставьте свечу обратно в колпачок и положите её на мотор и прогоните стартером: если искра появилась, тогда всё в порядке, а если искры нет, тогда что-то не в порядке с бегунком, трамблером или кулачком.
Ещё прогар клапана проверяется одним старым способом: для этого замеряйте компрессию цилиндра, это производится при помощи измерителя компрессии. Затем шприцом залейте в цилиндр масло и после этого тоже проверьте компрессию. Если после этих манипуляций компрессия подниматься не будет, значит, случился прогар клапана. Если же компрессия поднимается, значит, поломка произошла в поршне. Многие автомобилисты не желают менять прогоревший клапан, но это пагубно отражается на мощности двигателя и топливном расходе.
Причины прогорания клапана
Причин, способствующих поломке клапана, существует множество. Реже говорят об уже бракованных заводских клапанах, но это вторая из главных причин поломки. Основная же причина – это механические и термические перегрузки.
Один из лидирующих производителей моторных клапанов привёл статистику, что каждый пятый выпущенный клапан ломается по причине заводского брака.
Результаты этого исследования были опубликованы ещё десять лет назад. Система контроля с того времени значительно улучшилась, хотя материалы и процессы производства не претерпели изменений. Но всё же гарантию того, что только что приобретённый Вами клапан лишён каких-либо дефектов, не могут дать даже суперсовременные системы контроля качества.
Дефектом может оказаться металлургическая неоднородность, включённая в сплав, которая ослабляет клапан; дефекты ковки, приводящие к появлению микротрещин; поры и ошибки термической обработки, которые дают неверные размеры клапана; плохая адгезия хромового покрытия клапанной поверхности. Поэтому, покупая новый клапан, делайте следующее:
— проверьте соответствие размеров клапана номинальным стандартам, а также то, что клапан лишён явных дефектов;
— приобретайте клапаны только от надёжных и проверенных марок-производителей.
Любые клапаны изнашиваются со временем. Но есть те, которые выходят из строя значительно раньше, чем предполагалось, и на то есть две причины – прогорание и разламывание.
Зачастую прогорают выпускные клапаны из-за того, что их нагрев достигает значительно больших значений, чем у впускных. Впускные клапаны охлаждаются за счёт входящей воздушно-топливной смеси.
Рабочая температура таких клапанов составляет примерно 400°С. Выпускные клапаны лишены такой охладительной системы и, кроме этого, они ещё прогреваются от потока выхлопных газов. Во время работы эти клапаны прогреваются до 650°С, что означает их большую уязвимость к прогоранию и разрушению. Рабочая высокотемпературная среда требует от сплава, из которого состоит клапан, должных характеристик. Выпускные клапаны обычно производят из нержавеющей стали как целиком, так и только лишь их головки. В мощных бензиновых и дизельных двигателях рабочая температура ещё более высокая, поэтому на выпускной клапан наносится стеллитовое покрытие в виде сплава на кобальтовой основе, что препятствует его скорому износу.
Теплоотвод от впускного и выпускного клапанов осуществляется через направляющий клапан и его седло.
Всё, что мешает правильному охлаждению клапана либо создаёт избыточный перегрев, приводит к тому, что клапан может прогореть. Образование нагара на клапане и его седле препятствует его правильному охлаждению и приводит к неизбежному перегреву. Этому же способствует и плохой контакт между клапаном и седлом, если оно очень узкое и имеет не концентрическую или эллипсовидную форму.
Слишком слабая пружина либо уменьшение клапанного зазора ухудшают взаимный контакт между седлом и клапаном, что снова же приводит к перегреву. Также этому способствуют и изношенные седло либо направляющая, которые препятствуют отводу тепла к силовому агрегату.
Притёртые клапаны располагаются в головке цилиндра гораздо глубже, чем надо. Это приводит к более высоко торчащим стержням, геометрия коромысла нарушается, а при нагреве силового агрегата зазор клапана исчезает. Если необходимая геометрия не восстановилась после стачивания кончиков стержней, сёдла необходимо заменить. Другой вариант – это установка клапана с головками чуть большего размера, которые компенсируют отшлифованное седло.
Уменьшенный клапанный зазор является частой причиной прогорания клапана. Если седло клапана изношено, он заходит глубоко в голову цилиндра и уменьшает зазор. В итоге, зазор полностью или частично перекрывается, а клапан плохо прилегает к седлу, сильно нагревается и впоследствии сгорает. Такое происходит, в основном, на старых двигателях, которые лишены жёстких сёдел и устанавливаются на тяжёлые грузовики, морские, сельскохозяйственные и промышленные машины. Выходом из данной ситуации является установка более жёстких клапанных сёдел со стеллитовым покрытием.
Клапаны могут прогорать также и из-за проблем с охладительной системой в самом силовом агрегате, если его рабочая температура станет предельно высокой. Недостаток охлаждающей жидкости, проблемы с термостатом, гидронасосом, закупоренный радиатор, сломанный вентилятор или его выключатель – всё это приводит к перегреву силового агрегата. Это, в свою очередь, приводит к увеличению клапанных стержней, уменьшению зазора между направляющей и стержнем, что приводит к упору клапана в направляющие, и его может заклинить. Если клапан заклинит в открытом положении, то произойдёт удар поршня о клапан, что приводит к разрушению поршня, клапана и других деталей.
Перегрев клапанов происходит также и от сильно повышенной температуры сгорания. Такие факторы как преждевременное или позднее зажигание, обеднённая топливная смесь, детонация могут играть здесь основополагающую роль. Аналогичными причинами, приводящими к перегреву клапана, являются затруднение выхлопа, вызванное забитым каталитическим конвертером либо повреждением трубы.
Последствия прогара клапанов
Если долго не производить замену прогоревшего клапана, а продолжать ездить, то первым негативным последствием будет большой топливный расход по причине того, что мотор не в состоянии выдавать свою нормальную мощность, а также седло клапана может выгореть слишком сильно, в результате чего придётся менять головку. В редких случаях от клапана может отколоться кусок и попасть в цилиндр. Если этот элемент окажется слишком большим, то он сможет пробить головку и поршень. В особых случаях может оказаться пробитым и цилиндр, что полностью выводит силовой агрегат из строя.
Если Вы свой автомобиль заправляете газом, то необходимой процедурой будет периодическая регулировка клапанов каждые десять тысяч километров. Газ чересчур сильно жжёт клапаны, особенно в тех случаях, когда подача газа настроена бедно. У автомобилей, которые ездят на газовом топливе, выпускные клапаны зачастую слегка поджаты. И как только Вы начнёте производить регулировку клапана, как он зажмётся и прогорит.
Автомобили, которые «кушают» бензин, менее подвержены прогоранию клапанов.
Намеренно не обедняйте подачу газа с целью экономии. Из-за обеднённой газовой смеси двигатель существенно теряет мощность, а перерасход газа происходит существеннее, так как приходится больше выдавливать педаль акселератора, плюс клапаны и их сёдла постепенно выгорают. В случае правильной настройки газовой смеси, мощность силового агрегата вырастает настолько, что сглаживается разница между ездой на бензине или газе. Но не забывайте про частую регулировку клапанов при езде на газе. Зачастую, автомобилисты решаются на регулировку клапанов только тогда, когда появляется шум, но это подходит лишь тем, кто ездит на бензине. В случае с газом не стоит дожидаться появления шумов клапанов. Клапан зажмётся и прогорит даже без таких явных признаков.
Как исправить прогорания клапана?
Приступая к выполнению данного мероприятия, знайте, что первым делом необходимо извлечь головку из силового агрегата.
Такая процедура выполняется именно в случаях с прогоревшим клапаном, когда он абсолютно не держит, а двигатель начинает троить. Клапаны любого формата одинаковые, имеются отличия в размерах, размещении в головке. Притирка везде совпадает.
Предварительно необходимо будет приобрести притирочный порошок. Его сухой состав разведите машинным маслом, можно тем, которое заливаете в двигатель. В заранее подготовленную ёмкость насыпьте порошок, добавьте масла до получения кашеобразной массы средней густоты. Обязательно подготовьте новую прокладку, которую будете класть под головку, а также клапанные сальники. Часто прогорают именно выпускные клапаны. Причин бывает множество – зажат клапан, присутствовала бедная смесь (когда агрегат действует на газе), существенно износились направляющие втулки, стерся шток клапана.
Карбюратор снимать не нужно, также как и коллектор с головки. Сначала произведите рассухаривание клапана. Головку выложите на ровную поверхность, лучше на стол или деревянный щит.
Под клапаном разместите резиновый коврик. Понадобится трубка, внутренний диаметр которой свыше 13 мм. На клапан наставьте трубку, чтобы сухарики оказались внутри. Затем молотком нанесите удары. При этом рассухаривается клапан, а сухарики остаются в трубке. Теперь клапан можно вытащить.
Смонтируйте новый элемент, аккуратно пошатывая его. Нормальным считается биение до миллиметра – направляющую втулку можно оставить. Затем попытайтесь заменить направляющую, здесь понадобится специальная оправка. Если надумаете выбивать деталь, действуйте изнутри, в направлении распредвала. Вам здесь понадобится тяжелый молоток, полукувалдочка. Удар должен получиться уверенным и тяжёлым. Если привлекать легкий инструмент, втулка раскрошится.
Попытайтесь забить в головку эту втулку клапана. Втулка должна с легкостью входить на клапан – при попадании в головку элемент обжимается. Сначала наденьте стопорное кольцо, снятое со старой втулки, узел смажьте маслом. В отверстие головки клапанов втулку забивайте до стопорного кольца.
Действуйте аккуратно, ибо конструкция достаточно хрупкая. Не ударяйте по участку размещения сальника клапана. Можно надеть трубку, поставить на втулку, защитив детали. На край втулок поместите кусок олова, кусок дерева, подставьте болт и осторожно забейте в головку. Деформировав край отверстия втулки, произведите выравнивание, пользуясь сверлом и надфилем.
Почему прогорают клапана ? Сгорят ли клапана ? У вас есть теперь будет ответ на эти вопросы !
Часто и даже очень часто я слышу вопрос: » Скажите, а клапана не прогорят если машина на газу?
Увы этот вопрос и правильно задан, и одновременно печален тем,
что в социуме распространилось весьма ложное мнение о том, что горят клапана,
по причине работы машины — на газе).
Давайте разберемся что послужило такому ложному и спорному вопросу.
Я уверен, если у вас есть хоть немного технического понятия о том, как работает двигатель,
вам будет легко самому разобраться в этом.
А моя задача как мастера донести вам в правильной форме сию проблему)))
Наверное, каждый человек, рассматривающий так или иначе вопрос о переводе своего автомобиля на газовое топливо, слышал от друзей, знакомых или просто читал в интернете множество мифов о вреде голубого топлива для двигателя, клапанов, лямбда-зонда, катализатора и т.
д.
Действительно, среди людей ходят слухи о том, что газ «сушит» двигатель, клапана на газу «прогорают», датчики кислорода и катализатор быстро выходят из строя, в машине постоянно пахнет газом и т. п.
Откуда пошли эти слухи?
Во-первых, из-за неграмотности людей, говорящих об этом, из-за незнания ими принципов работы двигателя внутреннего сгорания, процесса сгорания топливно-воздушной смеси.
Соглашусь, обычному человеку, никак не связанному с автомобилями это знать не положено и такие вопросы можно ему простить.
Но становится действительно смешно и одновременно с этим грустно, когда о «сушке» двигателя говорит мастер по ремонту автомобилей в дилерском автоцентре.
Во-вторых, конечно, в этом виноваты неграмотные установщики газобаллонного оборудования, которые ставят на автомобили некачественное или не подходящее для конкретного автомобиля газобаллонное оборудование.
Либо просто не доводят до ума и не настраивают должным образом. Приходилось ли вам встречаться с тем, что установщики делают авто калибровку и отпускают клиента со словами:» Мы же установили вам Итальянскую газовую систему, авто калибровки для нее достаточно, все и так будет отлично работать».
Классический пример такого случая.
Вот из-за таких установщиков люди в последствии сталкиваются с проблемами. Но виновато-то в этих проблемах не газовое оборудование, а всего лишь его неправильная установка.
В этой статье я постараюсь рассмотреть основные мифы о вреде газа для двигателя, рассказать о том, откуда пошел тот или иной миф и о том, как избежать проблем при использовании газового топлива.
Начнем с клапанов. Клапана в двигателе бывают впускные и выпускные.
Задача впускных клапанов наполнить в нужный момент топливовоздушной смесью цилиндры двигателя, задача выпускных — освободить в нужный момент камеру сгорания от отработавших газов после сгорания топлива.
В идеале, клапан в закрытом положении должен очень плотно сидеть в «седле клапана».
Для этого необходимо, чтобы на шток клапана не было вообще никакого давления.
Толкатель должен лишь касаться кончика штока.
Но в реальности реализовать это невозможно, и поэтому между штоком клапана и клапанным рычагом (толкателем) остается небольшое пространство, которое называется клапанным зазором.
На некоторых двигателях клапанный зазор регулируется вручную, механически, но большинство современных двигателей оснащены гидр компенсаторами или гидр толкателями.
Чем меньше клапанный зазор, тем лучше.
Большой клапанный зазор опасен неустойчивой, шумной работой двигателя (особенно при больших нагрузках), вибрацией.
При этом можно услышать звуки, похожие на стрекот под капотом.
Кроме того, если зазор клапана настолько велик, что клапан не может полностью закрыться, то отработанные газы проходят через подпускающий клапан и в конечном итоге «прожигают» седло или клапан.
После этого владелец автомобиля «попадает» на ремонт головки блока цилиндров, который стоит от 10 до 30 тысяч в зависимости от марки автомобиля.
Особенно подвержены риску прогорания выпускные клапаны, так как именно они испытывают наиболее высокие температурные нагрузки.
Отвлечемся ненадолго от клапанов и поговорим про состав топливной смеси.
Без понимания этой теории дальнейший разговор о прогарах клапанов будет бессмысленным.
Топливная смесь, которой наполняется камера сгорания состоит из воздуха и топлива.
Идеальным считается смесь, в которой на 1 часть топлива приходится 14,7 частей воздуха. Это значит, что для полного сгорания 1 части топлива нужно 14,7 частей воздуха.
Смесь может быть «богатой». Это значит, что топлива поступает больше чем нужно по формуле.
При работе двигателя на обедненных смесях достигается наибольший КПД и наименьший расход топлива, однако нормы контроля состава выхлопных газов ЕВРО-4, ЕВРО-5 требуют от автомобиля, оснащенного каталитическим нейтрализатором работы двигателя именно на гомогенной (1=14.7) смеси.
Дело в том, что работа на бедной смеси приводит к повышенному образованию оксидов азота, содержание которых в ОГ строго регламентируется.
Вернемся к клапанам.
Именно работа на бедной смеси опасна для выпускных клапанов.
При богатой смеси часть термической нагрузки «снимает» несгоревшее топливо, благодаря чему температура ОГ остается относительно низкой и безвредной для клапанов.
При бедной же смеси существует довольно большой риск проседания седел клапанов.
Это связано с очень высокой температурой сгорания.
Заметьте, речь пока идет только об использовании в качестве топлива бензина.
Как видите, риск прогара клапанов есть и на бензине при неисправности топливной системы.
Теперь посмотрим, что происходит при использовании газового топлива.
При работе на бензине седла клапанов работают при температуре 300-350 °С, «тарелки» клапанов — при 800-900 °С.
При использовании газа температура сгорания повышается на 50-70 °С, что незначительно, и не оказывает влияния на срок службы клапанов.
Однако, если при работе на газе смесь будет бедной, то температура сгорания повышается сразу на 200-250 °С, что уже значительно и приведет к прогоранию клапанов.
К тому же при сгорании газа не образуются углеродистые остатки, защищающие тонкой пленкой клапан и седло. Металлические поверхности работают в прямом контакте при повышенной температуре.
В точках микроконтакта происходит плавление металла с последующим вырыванием микрочастиц поверхности.
Происходит постепенное изменение геометрии, изменяется теплообмен, клапан прилегает все хуже и хуже.
Особенно это опасно, если двигатель долгое время работает при повышенной нагрузке.
Как видите, само по себе газовое топливо не несет никакой опасности для двигателя.
Опасна лишь работа двигателя на бедных смесях (как на бензине, так и на газе).
Просто если на бензине в большинстве случаев состав смеси может выровнять датчик кислорода (лямбда-зонд), то на газе не все зависит от него. Разберемся в причинах такого обеднения газовой смеси.
Неточная настройка оборудования или вообще отсутствие настройки.
Миф о том, что для настройки достаточно провести авто калибровку — наглая ложь ленивых установщиков.
Авто калибровка позволяет лишь привести в порядок смесь на холостом ходу.
А кто проверит ее состав на нагрузке? Чтобы избежать проблем, всегда требуйте от установщика настройки авто в движении.
Использование неточных газовых форсунок.
Как правило, предлагая установку ГБО за 300 евро, установщики используют форсунки с низкой точностью дозировки газа.
К тому же в этих форсунках присутствует разброс в дозировке газа между цилиндрами.
Из-за этого двигатель работает неровно, а системы контроля не могут «понять», что происходит, так как контролируют только общий состав выхлопа.
Ведь в бензиновый «мозг» заложено, что инжектора имеют очень высокую точность и скорость работы.
Использование таких дешевых газовых инжекторов возможно на двигателях ЕВРО-3, но ЕВРО-4 или ЕВРО-5 они уже не «вытягивают».
Через некоторое время начинаются проблемы: периодически начинает загораться лампочка «check engine», повышенный перерасход газа, провалы на малых оборотах, нестабильный холостой ход.
Для современных двигателей существует ряд более точных и качественных газовых форсунок,
которые обеспечивают стабильную подачу газа во всем диапазоне своей работы и во все цилиндры,
тем самым обеспечивая долговечную, стабильную, надежную работу двигателя с хорошими показателями экономичности.
Естественно, цена этих инжекторов в 1,5-3 раза выше, но оно того стоит.
Наибольшей точностью могут похвастаться инжектора в 5 поколении газового оборудования.
Работая с жидкой фазой газа, они имеют показатели бензиновых инжекторов.
Системы «low cost (низкая стоимость)» довольно дешевы и тем самым привлекательны, а фраза установщика о том,
что это система четвертого поколения уже достаточна для того,
что бы неподготовленный заказчик принял позитивное решение в сторону монтажа.
Он ведь не понимает, что эта «дополнительная экономия» не стоит тех проблем, которых он может избежать установив комплект подороже.
Использование некачественных редукторов в системах 4 поколения.
Эта проблема опять же идет от использования дешевых комплектов, которые комплектуются дешевыми редукторами.
Как же на смесь может повлиять редуктор, спросите вы.
А вот как.
При нагрузках, некачественный редуктор не может выдавать стабильного давления, необходимого для того, чтобы нужное количество газа прошло через форсунку в определенное время.
Неисправности в бензиновой системе. Например, если в автомобиле не работает датчик кислорода, точная настройка ГБО становится невозможной. Как следствие — бедная смесь.
А к чему приводит бедная смесь, вы уже знаете.
Поэтому перед установкой ГБО я бы рекомендовал делать комплексную диагностику двигателя с проверкой показаний всех датчиков.
Помимо проблем с клапанами, бедная смесь несет за собой такие проблемы, как пропуски воспламенения, вспышки во впускной и выпускной системе.
Как видите, сам по себе газ для двигателя не представляет никакой опасности.
Опасность представляет некачественная установка, настройка, неправильный подбор комплектующих, неисправность топливной системы.
По всей видимости, слух о прогарах клапанов идет еще со времен массового распространения газовых систем 1, 2 поколений, где точно отрегулировать подачу газа было невозможно.
Сейчас же распространены газовые системы 4 и 5 поколений, где при использовании качественных комплектующих можно добиться точности дозировки газа подобной бензиновым показателям.
Для предотвращения проблем с клапанами (как при использовании газа, так и при использовании бензина в качестве топлива) мы бы рекомендовали:
Своевременно (как это предписывает производитель автомобиля) проверять зазоры клапанов и при необходимости регулировать.
Не злоупотреблять долгой ездой на повышенных скоростях на трассе (обгоны и динамичные разгоны не в счет.
Речь идет о часах езды на скоростях 150 и выше).
Соблюдайте эти простые рекомендации, и ваш автомобиль прослужит вам долго без лишних ремонтов.
А переведя автомобиль на газ вы сможете тратить в 2 раза меньше средств на содержание своего железного коня.
Дополнение к сказанному про то как это происходит в очень краткой форме в видео :
Выхлоп— Прямые/короткие трубы прожигают клапана?
Человеческая ошибка
Я твердо убежден, что причиной прогоревших клапанов с короткими трубами является человеческая ошибка, непонимание и недальновидность.
Я считаю, что этот миф был увековечен фактическими «доказательствами» прогоревших клапанов, но атрибуция причины неверна.
История парня с прогоревшими клапанами
У него есть хот-род, который он строит. Он использует двигатель от старого Camaro, на котором были установлены стеклопакеты. Он заказывает короткие трубки, Holly Quadrajet и HEI. Когда это все сделано, он водит его вокруг, и это громко. Однажды он отрывает себе голову, потому что он работает хреново, и обнаруживает сгоревшие клапана. Он смотрит на своего друга и говорит: «Чертовы короткие трубы». Его друг утвердительно кивает и говорит: «Ага». Миф начинается.
Плохая атрибуция и предположение о причине
Строитель слышал эту историю, его друзья предупредили, что его трубы должны быть длиннее, он все равно заказал их и усвоил урок. Теперь он проповедует Евангелие и рассказывает всем своим автомобильным друзьям и всем на доске объявлений о том, как он поставил короткие трубы на свою «поездку», и они сожгли клапана.
«Вы бы видели их. Они были похожи на сгоревшую брюссельскую капусту на концах черных палочек».
Его показания почитаются его толпой, потому что его жезл самый плохой, и они продолжают мыть, полоскать, повторять историю. Миф о вечном двигателе. Он даже генерирует собственную энергию.
Два парня из отдела технического обслуживания и ремонта автомобилей разговаривают, пока чувак собирает свой хот-род
«Откуда он знает, что уровень поплавка в карбюраторе правильный, неужели он знает, что это повлияет на его AFR во всем диапазоне ?»
«Не знаю, я вообще не вижу здесь анализатора выхлопных газов.»
«Нет, у него нет EGA, как вы думаете, что он сделает, чтобы убедиться, что его смесь правильная?»
«Он сказал, что может нюхать тощий или богатый, что у него на это чутье.»
«ЧТО ОН ДЕЛАЕТ?»
«Я точно знаю, он собирается отрегулировать смесь, понюхав свой выхлоп. Что он сейчас делает?»
«Он следит за временем.
Говорит, что его глаза никогда не лгут.»
«Его продвижение слишком замедлено»
«Знаю, жестоко. Эта штука очень худая. Он собирается сжечь свои клапаны»
….так оно и было на самом деле. Парень с прогоревшими клапанами неправильно заправил карбюратор и установил слишком низкий уровень поплавка. Он тоже не правильно выставил синхронизацию и поздняя искра была прямо в ВМТ, а не раньше. Бедная смесь в сочетании с поздней искрой оставила часть впускного заряда, обогащенного кислородом, все еще горящим, когда его выпускные клапаны начали открываться. Все еще слегка горящие перегретые выхлопные газы от слишком большого количества кислорода в AFR из-за неправильных настроек карбюратора потихоньку перегревали его клапана и они со временем портились, пока не начали даже немного трещать. В этот момент падение производительности было достаточно заметным, когда чувак начал разбираться в этом. После нескольких месяцев устранения неполадок он, наконец, оторвал головки и обнаружил сгоревшие клапаны и объяснил это короткими трубами, а не бедной смесью и запаздыванием газораспределения.
Клапан Dudes. Обломок, чувак 🙁
Объяснение отказов клапанов — журнал Engine Builder
Тепловые или механические, понимание
Почему клапаны выходят из строя, улучшат ваши навыки
многолетний опыт приводит к отказу клапана в какой-то момент, но знание того, что вызвало отказ, является разницей между строителем, который научится на ошибках и найдет решение, и тем, кто будет продолжать совершать одну и ту же ошибку снова и снова.0005
Неисправность клапана может быть дорогостоящей и трудоемкой ситуацией, особенно если вам приходится платить за это. Это уродливо и болезненно, когда это происходит, но диагностика того, почему и как это произошло, может привести к лучшему пониманию вашего ремесла.
Отказы, связанные с клапанами, часто связаны с такими факторами, как детонация, низкое качество или дефекты деталей, превышение оборотов двигателя, неправильная регулировка или поддержание надлежащего зазора клапана.
Это может способствовать или даже вызывать отказы клапана, но также могут быть небрежные допуски на обработку.
Во многих случаях сбой происходит из-за проблемы с установщиком. Двигатель сильно наклонился? Где был установлен тайминг? Насколько жарко стало? Показывал ли двигатель какие-либо другие признаки того, что он вот-вот спустит клапан?
Наиболее распространенными неисправностями клапанов являются погнутые или сломанные клапаны из-за контакта с поршнем или другим объектом на его пути. Прогоревший клапан — это еще один тип отказа, который происходит, когда что-то идет не так в клапанном механизме. Выпускные клапаны могут сгореть, потому что они нагреваются выше, чем впускные клапаны, на целых 450 градусов по Фаренгейту. Впускные клапаны работают холоднее, потому что воздух и топливо, всасываемые в двигатель до такта сжатия, охлаждают их. Выпускная сторона клапанного механизма нагревается сильнее и не сильно охлаждается, так как продукты сгорания, выходящие через выпускные отверстия, взрывают клапаны.
Головка клапана в том месте, где она соединяется со штоком, является еще одним слабым местом, которое может сломаться, как и область проточки стопорной канавки. Если клапан сломается, осколки могут попасть в камеру сгорания и разрушить верхнюю часть поршня, а также головку блока цилиндров. Если вам повезет, вы сможете спасти голову, сварив ее и придав ей форму. Но это если повезет.
Головка клапана в том месте, где она соединяется со штоком, является еще одним слабым местом, которое может сломаться, как и область проточки стопорной канавки. Если клапан сломается, осколки могут попасть в камеру сгорания и разрушить верхнюю часть поршня, а также головку блока цилиндров.
Усталость из-за изгиба клапана из-за смещения седла по центру также может привести к поломке. Стук из-за чрезмерного зазора клапана, растяжение из-за сильного нагрева или оборотов, или изменения температуры из-за внезапного отключения при высокой нагрузке или широко открытой дроссельной заслонке — все это может привести к поломке.
Кончик штока клапана может сломаться в результате боковой нагрузки из-за неправильной высоты установленного штока и нецентрированного коромысла. Это также может быть вызвано чрезмерным зазором клапана, который сильно ударяет по клапану, когда он закрывается. Другим условием, которое может привести к поломке наконечника штока, является изношенная канавка держателя или заклинивание витка пружины клапана из-за работы комбинации кулачка или коромысла со слишком большим подъемом.
Негерметичный клапан может привести к значительному падению мощности из-за потери компрессии. Неважно, вызвана ли компрессионная утечка погнутым, изношенным, эродированным или треснутым клапаном, или если поверхность или седло клапана не концентричны или имеют овальную форму, результат остается тем же.
Отложения могут образовываться на поверхности и седле клапана и создавать изолирующий эффект, препятствующий надлежащему охлаждению клапана и, в свою очередь, вызывающий его перегрев.
Стержни клапанов могут изнашиваться из-за чрезмерной боковой нагрузки из-за того, что зазор между штоком и направляющей не соответствует нормативным требованиям и позволяет клапану перемещаться вбок, что может привести к изгибу головки клапана при закрытии седла.
Со временем постоянное изгибание может привести к усталости металла, растрескиванию и выходу клапана из строя.
Неисправности клапанов часто возникают из-за таких факторов, как детонация, низкое качество или неисправность деталей, превышение оборотов двигателя, неправильная регулировка или поддержание надлежащего зазора клапана. Это может способствовать или даже вызывать отказы клапана, но также могут быть небрежные допуски на обработку. Концентричность седла клапана относительно направляющей клапана и клапана имеет решающее значение для правильного выравнивания и герметичности уплотнения клапана.
Производители двигателей должны убедиться, что клапанно-седельная машина выдерживает жесткие допуски (0,0002 дюйма на пилоте). Старая машина со слишком большим количеством отходов не сможет герметизировать клапаны в современных двигателях. Резак для сидений также должен быть достаточно острым, чтобы обеспечить качественную обработку сиденья. Если во время резки седла возникает вибрация, проблема может заключаться в слишком большом зазоре между пилотом и направляющей клапана, скорости фрезы или необходимости выравнивания станка.
Использование охлаждающей жидкости при резке твердых седел помогает уменьшить вибрацию.
Один из способов, с помощью которого производители предотвращают перегрев головок клапанов и их поломку, заключается в использовании клапанов с натриевым наполнением или клапанов с полым штоком. Эти типы клапанов легкие и изготовлены из стали, но имеют штоки, просверленные пистолетом и микрополированные, они примерно на 20-25% легче, чем клапаны со сплошным штоком, и дешевле, чем титановые. Некоторые клапаны с полым штоком заполнены натрием, чтобы помочь поглотить тепло от головки клапана. Натрий передает тепло через направляющую клапана, уменьшая количество тепла, передаваемого через седло. В сплошном клапане большая часть охлаждения происходит за счет передачи тепла через седло клапана, и только около четверти охлаждения проходит через шток. В клапане, заполненном натрием, примерно 40 процентов охлаждения приходится на шток, поэтому клапан может выдерживать большее количество тепла.
Для серийных двигателей клапаны можно восстановить, если их тщательно осмотреть и отшлифовать в соответствии со спецификациями.
В этих типах сборок приклада может потребоваться установка либо направляющей с накаткой, либо новых направляющих, чтобы восстановить допуски штока клапана на направляющие. Производители двигателей, которые создают более агрессивные двигатели для гонок, должны обратить внимание на другие типы материалов, такие как нержавеющая сталь 21-N или выше. В высокооборотных двигателях с высоким крутящим моментом клапаны должны выдерживать боковую нагрузку от кулачка с большим подъемом и использовать правильные седла для комбинации оборотов и давления пружины. Титановые клапаны или клапаны с полым штоком обычно используются для облегчения клапанного механизма в высокопроизводительных приложениях.
Концентричность седла клапана и зазор направляющей втулки клапана играют важную роль в том, насколько хорошо клапан уплотняет и передает тепло. Около 40 процентов тепла от клапана отводится через направляющую клапана. Если зазор значительно увеличивается, проводимость от штока к направляющей резко уменьшается, и все тепло передается направляющей.
Некоторые производители двигателей рекомендуют использовать бронзовые направляющие, поскольку они более эффективно отводят тепло от водяной рубашки. Площадь поверхности направляющей примерно в четыре раза больше площади штока клапана, поэтому отведение тепла на площадь, в четыре раза превышающую площадь направляющей, резко снизит температуру клапана.
Титановые клапаны, как правило, нагреваются сильнее, чем клапаны из нержавеющей стали, поэтому рекомендуется заменить материал седла клапана медным сплавом. Медь обеспечивает отличную теплопроводность и отводит больше тепла от клапана, когда он закрывается.
В двигателях серийного производства для сменных клапанов обычно используется сплав из нержавеющей стали. Стандартные клапаны изготавливаются из материалов с разным процентным содержанием для получения впускного клапана с низким или высоким содержанием сплава. Выпускные клапаны изготовлены из более прочного сплава, чтобы выдерживать более высокие температуры.
Большинство качественных клапанов вторичного рынка сегодня могут использоваться как для замены запасных частей, так и для приложений с умеренными характеристиками, поскольку они сконструированы для большей долговечности.
Двигатели, использующие закись азота, турбокомпрессоры или нагнетатели, могут нуждаться в сплавах, таких как Inconel 751 или Nimonic 80A, чтобы выдерживать еще более высокие температуры. Сплавы Inconel содержат до 16% хрома и 3,0% титана, чтобы выдерживать более высокие температуры.
Неисправности клапанов часто являются результатом детонации, некачественных или дефектных клапанов, заклинивания двигателя водителем, неправильного зазора клапанов или небрежной обработки. Концентричность седла клапана имеет решающее значение для правильного выравнивания и плотного уплотнения при сжатии. Ваш инструмент должен иметь возможность выдерживать жесткие допуски, потому что любой перекос позволит клапану перемещаться и изнашиваться вокруг штока и головки при движении вверх и вниз. Если во время резки седла возникает вибрация, это может быть из-за слишком большого зазора между пилотом и направляющей клапана, из-за скорости резака или из-за того, что станок не выровнен. Использование охлаждающей жидкости при резке жестких седел поможет уменьшить вибрацию.
Преждевременный отказ клапана может быть вызван чем-либо, что снижает охлаждение или создает дополнительный нагрев клапана или головки. Отложения могут скапливаться на поверхности и седле клапана и создавать изолирующий эффект, препятствующий надлежащему охлаждению клапана и, в свою очередь, вызывающий его перегрев.
Это зависит не только от вас — ваш установщик двигателя и его клиент также могут внести свой вклад в предотвращение отказов клапанов, поддерживая чистую и эффективную систему охлаждения, чтобы двигатель не перегревался. Рекомендуется использовать топливо хорошего качества, чтобы предотвратить образование нагара на седлах клапанов. Убедитесь, что зазоры клапанов регулярно проверяются и устанавливаются в соответствии с вашими спецификациями, особенно в гоночных и спортивных приложениях.
При отказе клапана простая замена неисправного клапана ничего не решит, если основная проблема не выявлена и не устранена. Вы должны обратить пристальное внимание на допуски и тщательно осмотреть клапаны при обновлении клапанного механизма, обязательно проверяя и дважды проверяя высоту установленного штока и высоту установленной пружины, зазор между штоком и направляющей и клапанный зазор.