avtoexperts.ru
Одна из страшных тем в разговорах автомобилистов – почему гнутся клапана, на каких автомобилях возможна эта поломка, и как ее предотвратить. Сегодня мы подробно расскажем о причинах, по которым выходят из строя клапана двигателя и мерах профилактики этой неисправности.
За что отвечают клапаны в моторе
Для начала немного теории. Наверняка каждый автолюбитель знает, сколько цилиндров в моторе его автомобиля, а вот сколько в нем клапанов – на этот вопрос ответ дадут не все. В большинстве современных двигателей насчитывается от восьми до шестнадцати клапанов (по два или четыре на один цилиндр), есть силовые установки (восьми или двенадцатицилиндровые), у которых количество клапанов – от 24 до 32-х.
Клапан – важная деталь газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя машины, которая располагается в головке блока цилиндров, отвечает за своевременную подачу воздуха в цилиндр и вытеснения из него отработанного газа.
Причем, один и тот же клапан не может выполнять указанные функции, а потому каждый цилиндр оборудован двумя видами клапанов – впускными, которые подают в камеру сгорания воздух, и выпускными, которые выдавливают из этой камеры продукты сгорания топливовоздушной смеси.
Есть двигатели, у которых на один цилиндр приходятся по два выпускных и впускных клапана, а есть такие, где впускных клапанов больше, чем выпускных (трех и пятиклапанные цилиндры). В строении клапана различают две части: тарелку и стержень. Именно стержень клапана и попадает под удар, когда из строя выходит один из элементов газораспределительного механизма.
В рабочее состояние клапаны приводит распределительный вал, который, вращаясь вокруг своей оси в головке блока цилиндров, поднимает одни и опускает в цилиндры другие клапаны – это так называемые газораспределительные фазы. В свою очередь, распредвал в движение приводит коленчатый вал – оба этих элемента ГРМ связаны между собой приводом, который может быть зубчатым, ременным или цепным. Зубчатая передача вращает распределительный вал в блоке цилиндров, а ременная или цепная – в головке блока цилиндров.
В настоящее время наибольшее распространение получили двигатели, в газораспределительном механизме которых используется ремень или цепь. Ременной тип привода проще по своей конструкции, но менее надежен, чем цепной. Цепной тип привода, в свою очередь, устроен сложнее – в его механизм входят натяжные ролики и успокоители. Мы неслучайно столько внимания уделили деталям газораспределительного механизма – понимание принципа его работы поможет нам в дальнейшем определить причины, по которым гнет клапана.
Почему гнутся клапаны
И у газораспределительного механизма с ременным приводом, и у ГРМ с цепным приводом может настать момент, когда выходит из строя ременная или цепная передача. Обрыв ремня ГРМ или растяжение звеньев цепи ГРМ, которые не в состоянии зацепиться за зубья шестерен распределительного вала (проскальзывание) ведет к тому, что распредвал резко останавливается, а коленчатый вал продолжает свое движение.
В этот момент клапаны утапливаются в цилиндр, а им навстречу поднимается поршень. Сила подъема поршня намного больше, чем у опускающихся клапанов, поэтому поршень ударяет по тарелке клапана, а стержень, не выдерживая этого удара, сгибается или даже ломается. Происходит полная остановка двигателя, заводить который снова не рекомендуется, чтобы не спровоцировать более серьезной поломки – выхода из строя поршней, что чревато дорогостоящим ремонтом головки блока цилиндров.
Как определить, что клапана погнулись
Установить на глаз, что при обрыве ремня или проскальзывании цепи ГРМ загнуло клапана, нельзя. Для этого нужно провести две нехитрые операции.
Для начала установим на ролики по меткам новый ремень ГРМ и потихоньку прокрутим коленчатый вал. Достаточно от двух до пяти оборотов чтобы определить, что клапана погнуты: если вращение свободное, то стержни клапанов целы, если затруднено – клапана загнулись.
Бывает так, что коленвал прокручивается, а клапана все равно загнулись. Как в таком случае определить поломку? Надо замерить компрессию в цилиндрах, предварительно выкрутив свечи зажигания. Если в цилиндре компрессии нет — клапана погнулись.
Как не допустить поломки клапанов
Разберем причины, по которым мог порваться ремень, чтобы понимать, как предотвратить такую поломку.
Причина 1. Истек срок эксплуатации ремня ГРМ. Как и любой другой расходный материал, ремень газораспределительного механизма имеет свой ресурс работы. Производитель автомобиля в руководстве по эксплуатации указывает срок замены ремня ГРМ – для большинства моторов он наступает при пробеге 100-120 тысяч километров. Надеяться на то, что до этого момента ремень будет служить верой и правдой, конечно, можно, но для пущей верности рекомендуем на каждом плановом ТО проводить осмотр состояния ремня и при необходимости провести его замену. В таком случае мы не допустим его обрыва, и, как следствие, не будем расхлебывать проблемы с загнутыми клапанами.
Причина 2. Использование контрафактного ремня ГРМ. Некоторые автолюбители, желая сэкономить, покупают неоригинальные, дешевые ремни ГРМ, которые рвутся на малых пробегах – 5-7 тысяч километров. Совет – относитесь ответственно к покупке ремня ГРМ, лучше заплатить больше за этот расходник, чем потом раскошелиться на дорогостоящий ремонт головки блока цилиндров.
Причина 3. Поломка помпы ГРМ. В конструкции газораспределительного механизма некоторых двигателей помпа соприкасается с ремнем, и при выходе из строя этого узла его заклинивает, в результате чего ремень трется о помпу и перетирается, что приводит к его обрыву. Помпа изнашивается на тех же пробегах, что и ремень ГРМ, поэтому при замене ремня рекомендуем установить новую помпу.
Причина 4. Износ распределительного вала. Эта поломка происходит на больших пробегах двигателя (от 150 тысяч км и более), а потому встречается не так часто. Заклинивание распредвала может привести к разрыву ремня ГРМ. Именно поэтому при покупке подержанного автомобиля с большим пробегом настоятельно советуем взглянуть на состояние распредвала.
Причина 5. Неисправность навесного оборудования привода ГРМ. Ремень газораспределительного механизма движется на роликах, которые тоже могут изнашиваться, заклинивать, что приводит к разрыву ремня и загибании клапанов.
Рекомендуем на каждом ТО проверять состояние натяжных роликов, регулярно смазывать и подтягивать их крепления, и при необходимости заменять их новыми.
Хотя двигатели с цепным приводом ГРМ считаются более надежными, бывает, что гнет клапана и у них. Происходит это по двум причинам: звенья цепи растягиваются или выходит из строя навесное оборудование привода (натяжные ролики и успокоители). Основная причина, по которой растягиваются звенья цепи ГРМ – некачественный материал, из которого она изготовлена. Такая беда случилась с двигателями Volkswagen TSI в середине 2000-х годов: немецкий автопроизводитель заказал цепи у недобросовестного подрядчика, и они начали выходить из строя на 20-40 тысячах пробега, провоцируя загибание клапанов. Чтобы у таких моторов не гнули клапана, следует периодически проводить диагностику цепи ГРМ и навесного оборудования и по необходимости менять их на новые.
Помимо этих способов предотвратить загиб клапанов можно, сделав на головках поршней специальные углубления, которые по своим габаритам будут соответствовать стержням клапанов. Если случится обрыв ремня или проскочит цепь, то, при остановке распредвала стержни клапанов не уткнутся в головки поршней, а войдут в углубления и остановятся там. Правда, у этого способа есть и свои минусы: двигатель с такими «тюнингованными» поршнями теряет до семи процентов своей мощности. Готовы ли вы дефорсировать мотор своего «железного коня» ради сохранности клапанов при выходе из строя привода ГРМ?
На каких двигателях ВАЗ и иномарках гнет клапана
При покупке автомобиля далеко не все автолюбители интересуются, является ли установленная на машине силовая установка «втыковый» т.е. гнет ли клапана на ней при обрыве ГРМ. А этот вопрос достаточно важен и от ответа на него зависит, насколько трудоемким и в какую сумму обойдется ремонт двигателя в случае возникновения такой поломки.
Что такое «втыковый двигатель»?
Данное понятие характеризует вероятность столкновения поршней с клапанами, в результате чего последние получают повреждения – они гнутся.
Ситуация такая возникает при обрыве привода ГРМ, когда газораспределительный механизм останавливается, а кривошипно-шатунный продолжает работать по инерции.
«Втыковые» и «невтыковые» силовые агрегаты есть в линейке практически у всех автопроизводителей, в том числе и ВАЗ. При этом второй вариант моторов, естественно, является более приоритетным при выборе автомобиля.
Если рассматривать продукцию АвтоВАЗ, то у этого производителя линейка силовых установок достаточно обширна, и у одних моторов при обрыве привода ГРМ клапана гнет, а в других такая поломка не возникает.
Проблемой при выборе для приобретения автомобиля ВАЗ является тот факт, что на одну и ту же модель могут устанавливаться как «втыковые», так и «невтыковые» агрегаты, что может запутать покупателя.
Какие двигателя стоят на некоторых моделях ВАЗ смотрите ниже.
Стоит отметить, что на вероятность изгиба клапанов оказывает влияние тип привода ГРМ. К примеру, на ВАЗ классического семейства (ВАЗ-2101-2107) а также «Нива», устанавливались только «втыковые» двигатели. Но на моторах этих авто используется цепной привод ГРМ, отличающийся высокой надежностью. Поэтому на классических ВАЗ и «Нива» проблема с гнутьем клапанов из-за столкновения с поршнем, по сути, не актуальна из-за низкой вероятности ее возникновения.
Начиная с ВАЗ-2108 и заканчивая самыми последними моделями – «Приора», «Гранта», «Калина» и т. д. используется только ременной привод ГРМ. Вот он может оборваться и повреждения, которые получит мотор, зависят от того, «втыковый» ли он или нет.
Почему двигатели гнут клапаны?
Одним из способов увеличения мощности двигателя является обеспечение максимально эффективного наполнения камер сгорания топливовоздушной смесью и отвода выхлопных газов. И делается это двумя методами – увеличением количества клапанов на каждый цилиндр и повышением пропускной способности впускных и выпускных окон.
Второй метод реализуется путем увеличения расстояния выхода клапана из седла, и именно это является причиной столкновения его с поршнем с последующим изгибом.
Благодаря приводу газораспределительного механизма от коленчатого вала обеспечивается синхронная работа ГРМ и КШМ. При нормальном функционировании силового агрегата, на подходе поршня к ВМТ клапана находятся к закрытом положении, что исключает их соприкосновение.
Если же привод газораспределительного механизма оборвало, теряется связь между механизмами, и ГРМ сразу останавливается, а КШМ продолжает функционировать (за счет инерции маховика). При этом возвратные клапанные пружины устанавливают распредвал в положении, при котором большинство кулачков вала не давят на клапаны (они закрыты), но некоторые из них все же поворачиваются так, что воздействуют на клапаны и последние оказываются открытыми.
В «невтыковых» двигателях конструктивно предусмотрено сохранение расстояния между клапанной тарелкой и днищем поршня, находящимся в ВМТ, поэтому даже при открытых клапанах соприкосновения не происходит.
На этих силовых установках обрыв привода газораспределительного механизма не приводит к каким-либо внутренним повреждениям узлов и деталей, и для восстановления работоспособности силового агрегата достаточно установить новый ремень и выполнить регулировочные работы (выставить все по меткам).
А вот если силовая установка — «втыковая», сильно выступающие клапаны сталкиваются с поршнем, что приводит к их изгибу. На таких моторах обрыв привода ГРМ обычно сопровождается сильным одинарным стуком. Ремонт двигателя в этом случае трудоемкий и дорогостоящий, поскольку приходится менять поврежденные детали, восстанавливать ГБЦ.
На силовых агрегатах ВАЗ, подверженных гнутью клапанов при обрыве привода, особо актуальной является своевременная замена ремня ГРМ и периодическая диагностика его состояния, проверка и регулировка натяжения. Такие меры являются практически единственными для предотвращения поломки клапанов.
Двигатели ВАЗ – «невтыковые» и «рисковые»
Поскольку на каждую из моделей ВАЗ устанавливается несколько силовых установок, важно знать, какие из них являются «втыковыми».
Как уже отмечено, на классических ВАЗ (2101-2107) и ВАЗ «Нива» устанавливались силовые агрегаты, у которых изгиб клапанов происходит. Но поскольку привод ГРМ на этих моторах – цепной, «втыковость» можно в расчет не брать.
«Самара»
На автомобили семейства «Самара» (ВАЗ 2108-21099) устанавливались:
- Агрегаты с маркировкой ВАЗ 21081, 2108 (карбюраторный и инжекторный);
- Моторы 21083, 21091;
- 8-клапанный ВАЗ-2111 (модели поздних годов выпуска).
Из них агрегаты 21083 и 2111 при обрыве ремня ГРМ клапаны не гнули, а вот версии 21081 и 2108 являлись «рисковыми».
ВАЗ 2110-2112
На моделях 10-го семейства (ВАЗ-2110-2112) линейка силовых установок еще более обширна. Часть агрегатов устанавливались на все авто этого семейства, а некоторые предлагались только для определенных моделей.
Общими для всех моделей являлись моторы с индексами ВАЗ-2110, 2111 (8-клапанный), 2112, 21114, 21124. Из них «втыковыми» являются двигатели ВАЗ-2112 и 21114, а остальные клапаны не гнут.
Дополнительно автомобиль модели ВАЗ-2112 комплектовался силовым агрегатом ВАЗ-21128, который тоже «рисковый» и при обрыве ремня ГРМ гнет клапаны.
«Самара-2»
Автомобили семейства «Самара-2», к которому относятся модели ВАЗ 2113-2115, оснащаются агрегатами марок ВАЗ-2111, 21114, 21124 и 21126. Из них «безрисковыми» являются только моторы ВАЗ-2111 и 21124.
Также для версий ВАЗ-2113 и 2115 предлагался мотор с индексом 11183, у которого обрыв ремня не приводит к изгибу клапанов.
«Гранта», «Калина», «Приора»
Лада «Гранта» оснащается линейкой установок следующих марок: 11183, 11186, 21126 и 21128. Последними двумя из них также оснащается версия «Гранта Спорт». Из всех моторов только версия 11183 является «невтыковой», остальные – гнут клапаны.
Для Лада «Калина» предлагаются моторы марок ВАЗ 11183, 11186, 11194, 21126 и 21127. Последних два агрегата также устанавливаются на модель «Калина Спорт», а версия «Кросс» оснащается двигателями 21127 и 11186. Из всей линейки только мотор ВАЗ-11183 не гнет клапаны при обрыве ремня ГРМ.
Лада «Приора» комплектуется установками с индексами 21114, 21116, 21126 и 21127. Все эти моторы — «втыковые».
Отметим, что выше указаны только основные марки силовых установок, которыми комплектуются те или иные модели. Но АвтоВАЗ практически всегда «грешит» экспериментальным мелкосерийным производством, когда на какие-то авто устанавливаются агрегаты, которые для него нехарактерны.
К примеру, на ВАЗ-2109 устанавливался мотор с идентичным индексом, отличающийся от версии 2108 облегченной конструкцией, а небольшая серия ВАЗ-2108 и вовсе оснащалась роторной установкой с маркировкой ВАЗ-415.
ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ : Другие характерные неисправности ВАЗ 2110 и других моделей серии.
Иномарки
Немного затронем тему иномарок. Ниже показано на каких двигателях от Toyota, Suzuki, Daewoo, Chevrolet, Citroen, Hyundai, Renault, Volvo, Kia, Fiat, Mercedes, Peugeot, Honda, Ford, Geely, Mitsubishi, Nissan, Audi, Volkswagen, Skoda, Opel, Lifan, Chery, Mazda, Subaru гнет клапана.
Определяем, какой двигатель рисковый
Большое количество силовых агрегатов ВАЗ и вероятность попадания на экспериментальную модель затрудняет определение, является ли двигатель на том или ином авто «втыковым». При этом даже штудирование тех. документации не всегда дает достоверный ответ.
Определить, гнет ли клапана на двигателе, позволяет только его физическая проверка. Операция эта не совсем простая, особенно это касается 16-клапанных агрегатов, но она позволяет точно установить подверженность их к изгибу клапанов.
Данный метод подойдёт для проверки автомобилей и от других производителей.
Алгоритм работ проверки очень прост:
- Снимаем с двигателя ремень ГРМ;
- Устанавливаем поршень первого цилиндра в ВМТ;
- Проворачиваем распределительный вал (16-клапанной версии — два) на два оборота;
- Выставляем ВМТ на втором цилиндре и снова делаем два оборота.
Если при проверке распредвалы вращались, не стопорясь – двигатель клапаны не гнет.
Этот метод проверки хоть и трудоемкий – надо разбирать привод ГРМ, затем снова собирать, выставлять по меткам, но он дает точный ответ.
Также читайте гнет ли клапана на Чери Тигго при обрыве ремня ГРМ.
Способы решения проблемы
Поскольку столкновение поршней с клапанами несет достаточно серьезные негативные последствия, то многих автолюбителей интересует, можно ли повлиять на эту ситуацию.
Существует несколько методов, которые позволяют сделать из мотора, гнущего клапаны, в «безвтыковый».
Самый простой из них – установка поршней с проточками. Кстати, на некоторых моторах ВАЗ именно так и решается проблема с «втыковостью».
На днище таких поршней имеются специальные углубления под тарелки клапанов. За счет этого последние в открытом положении не соприкасаются с поршнями, установленными в ВМТ.
Но таким способом можно модернизировать не все моторы, по той причине, что не всегда удается найти поршни с проточками заводского изготовления на замену «родных».
Второй метод – самостоятельное изготовление проточек на поршне. Этот способ подойдет для тех, кто не нашел «невтыковые» поршни на замену. Но у этого метода есть существенный недостаток – очень сложно изготовить одинаковые углубления на всех поршнях. В результате может образоваться дисбаланс поршней по весу, что скажется на ресурсе КШМ. Также разные по размеру проточки могут стать причиной разной компрессии в цилиндрах, и устранить эту проблему не удастся.
Третий метод – увеличение высоты камеры сгорания. Делается это путем установки 2-3 прокладок под головку блока. У этого способа негативная сторона — увеличение объема камеры сгорания, что влечет за собой падение компрессии, и как следствие – снижение мощности и увеличение расхода топлива.
Тюнинг и его влияние на «втыковость»
ВАЗ – отличный вариант для тюнинга автомобиля, чем и пользуются многие владельцы. Одним из основных видов тюнинга двигателя является повышение его мощности, и делается это тем же путем, который используют конструкторы – обеспечением лучшей наполняемости цилиндров топливовоздушной смесью. Для этого достаточно лишь установить вместо штатного распредвала тюнинговый – с большей высотой кулачков.
Но повышение мощности при помощи тюнингового вала имеет и негативную сторону – клапаны выходят из седел на большее расстояние, а значит, повышается вероятность столкновения их с поршнями при обрыве привода ГРМ. Поэтому такой тюнинг даже «безрисковый» мотор делает «втыковым».
Чтобы не сделать двигатель «рисковым», при тюнинге лучше не вносить коррективы в конструкцию ГРМ, но уж если решено сделать модернизацию, то следует быть готовым постоянному контролю состояния привода.
Напоследок отметим, что если двигатель – «втыковый», то это не значит, что он очень проблемный. При своевременном обслуживании привода ГРМ вероятность образования такой поломки, как изгиб клапанов, очень низка и она может не возникнуть на протяжении всего периода эксплуатации автомобиля.