Чем отличаются впускные и выпускные клапаны

Основные причины прогара клапанов

детонация;
нарушение теплового зазора клапанов;
слишком позднее/раннее зажигание;
некачественный бензин.

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.

Верхнее положение вала

Как регулировать зазоры клапанов ваз-2114 8 клапанов

В зависимости от конструкции силового агрегата, вал может быть расположен, либо вверху над блоком, либо внутри него. Рассмотрим сначала первый случай.

Благодаря верхнему положению вала другие детали взаимосвязаны с цилиндрами или толкателями.

В описанной системе, распредвал, находящийся в двигателе наверху, работает благодаря приводу, имеющему зубчатые зацепы. Также видно, что кулачки и устройство толкателей, находящихся прямо над двумя затворами, связаны между собой.

Давление толкателя, оказываемое на кулачок, побуждает деталь, на которой держится клапан, ослабить пружинку. Далее, когда вал вращается, пружина делает ход и становится на свое место, тогда происходит закрытие клапана.

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.

Материалы из которых изготавливаются клапаны

Сплавы, материалы из которых изготавливаются выпускные клапаны автомобиля, состоят главным образом из хрома, обеспечивающего высокую жаростойкость, с небольшими добавками никеля, марганца и азотных соединений. Если требуется придать клапану особые характеристики, то он подвергается термообработке. Если конструкция клапана из однородного материала не может обеспечить необходимую прочность и жаростойкость, то его изготавливают сварным — из двух различных материалов. После обработки место соединения частей клапана невозможно различить. Головки клапанов изготавливаются из специальных сплавов, обладающих жаростойкостью, прочностью, коррозионной стойкостью, стойкостью к воздействию окиси свинца и высокой твердостью. Головки привариваются к стержням, изготовленным из материалов, обладающих высокой износостойкостью. В клапанах, предназначенных для работы в особо тяжелых условиях, на рабочую фаску головки и верхушку стержня впускного клапана автомобиля направляются твердосплавные материалы типа стеллита. Стеллит представляет собой сплав никеля, хрома и вольфрама и является немагнитным материалом. В тех случаях, когда необходимо повысить коррозионную стойкость, клапан алитируется. Алитирование рабочей фаски снижает ее износ при использовании неэтилированного бензина. На поверхности клапана формируется пленка окиси алюминия, предотвращающая приваривание стальной фаски клапана к чугунному седлу.

Влияние частоты вращения коленчатого вала

При увеличении частоты вращения n коленчатого вала увеличивается скорость движения топливовоздушной смеси во впускном трубопроводе и усиливаются вихревые движения смеси в камере сжатия. Опыты показывают, что с увеличением n длительность первой фазы Q1 сгорания, выраженная в градусах угла поворота коленчатого вала Ф, возрастает, процесс сгорания развивается с запаздыванием. Максимальное давление Р цикла снижается и все больше смещается на такт расширения. Экономичность двигателя ухудшается. Если же при увеличении n увеличить на определенную величину фз, то основная фаза сгорания приблизится к в.м.т., давление Р цикла увеличится, и несмотря на то, что третья фаза сгорания (догорание) заканчивается позже, чем при меньших значениях n, экономичность цикла улучшается (кривые 3 к 1, рис. б). Следовательно, для получения максимальной мощности и эффективности двигателя необходимо автоматически обеспечивать оптимальное значение угла опережения зажигания для каждого скоростного режима.

Почему прогорают клапана двигателя (основные причины)

В обычном режиме клапан некоторое время находится в гнезде, будучи плотно прижат к ответной фаске клапанной пружиной. При этом он интенсивно охлаждается через контакт фаски с металлом гнезда. Перепад температур здесь велик, поэтому теплообмен идёт быстро.

Двигатель рассчитывается очень точно, поэтому любая из причин повышения температуры тарелки клапана нарушит баланс отвода тепла, и средняя температура начнёт расти. Металл потеряет свои свойства, начнётся быстрое окисление и прогар.

Детонация

Детонация возникает при активации аномального горения распространяющимся фронтом пламени. Способствуют этому многие причины:

плохие антидетонационные свойства бензина (октановое число ниже того, на которое рассчитан двигатель);
слишком высокая степень сжатия;
переобеднение смеси;
высокая температура в камере сгорания;
увеличенный угол опережения зажигания.

При детонации энергия больше расходуется на ударные разрушения деталей и локальные перегревы, что относится и к клапанам. Вопрос лишь в том, какая деталь разрушится раньше, после чего двигатель остановится.

Нарушение теплового зазора

Клапаны, особенно выпускные, нагреваются при работе сильнее, чем металл хорошо охлаждаемой головки блока. Поэтому геометрическое увеличение их размеров за счёт теплового расширения требует компенсации.

В конструкциях мотора с нежелательным удлинением стержня клапана борются двумя способами – созданием тепловых зазором между кулачком распределительного вала и толкателем, а также применением различных гидрокомпенсаторов.

Тепловые зазоры требуют периодических регулировок имеющимися болтами или подбором толщины толкателей. Если эта операция долго не проводилась, то за счёт износа рабочих фасок тарелок и гнёзд зазоры уменьшаются, клапан всё больше времени проводит в отрыве от металла гнезда, куда он должен сбрасывать тепло.

Температура клапана растёт, он ещё больше удлиняется. На каком-то этапе фаски перестают соприкасаться, тарелки перегреваются и прогорают. Компрессия пропадает.

Влияние позднего и раннего зажигания

На прогар могут повлиять отклонения момента зажигания от оптимального в обе стороны.

При позднем зажигании смесь не успевает сгорать, растёт температура газов на выхлопе. Эти газы, продолжая выделять тепло, обтекают тарелку клапана, повышая его температуру.

Раннее зажигание способствует детонационному горению, результат будет тем же, хотя физика явления иная, поэтому в двигателе имеется система отслеживания детонации, постоянно поддерживающая полное сгорание смеси в нормальном режиме, регулируя момент подачи искры.

Одновременно корректируется и состав топливной смеси, соответствующие карты зашиты в программном обеспечении ЭБУ.

Признаки прогоревшего клапана

Прогар клапана – проблема, с которой чаще всего сталкиваются владельцы отечественных автомобилей. Но грешить исключительно на продукцию российского автопрома было бы несправедливо, так как встречается она и у иномарок, пусть и уже далеко не новых.

А ведь любые неполадки клапана, в том числе и прогар, могут приводить к очень серьезным последствиям, поэтому каждому автовладельцу просто необходимо уметь вовремя распознавать признаки прогоревшего клапана, дабы иметь возможность своевременно исправить то, что еще можно исправить без неприятных сюрпризов.

Причины возникновения неисправности

Симптомы прогоревшего клапана в некоторый степени схожи с неисправностями, совершенно не связанными с двигателем автомобиля. Именно поэтому недостаточно опытные автовладельцы могут потрать кучу времени и сил, чтобы починить и исправить то, что, в принципе, и не ломалось. О том же, что из строя вышел клапан, они, как правило, догадываются в последнюю очередь.

А ведь при всей своей кажущейся малозначимости, клапана выполняют очень важную функцию – позволяют топливу попадать в камеру сгорания и выпускают сгоревшие газы. То есть они постоянно находятся в условиях агрессивной среды – под воздействием газов и высоких температур.

Закономерно, что металл, из которого изготавливается клапан, постепенно разрушается – клапан прогорает.

Чаще всего клапан «летит» в очень старых авто, а также в бюджетных машинах, при выпуске которых автопроизводитель предпочел цену качеству. Однако и сами автовладельцы, даже не догадываясь об этом, нередко провоцируют/ускоряют процесс прогара клапана, например, заправляя свою машину неподходящим для нее топливом. Но это, как говорится, тема уже совсем другой статьи.

Симптомы прогара клапана

Как уже отмечалось ранее, признаки прогара клапана весьма схожи с симптомами неисправности системы зажигания, поэтому в первую очередь многие начинают ремонтировать именно ее.

Но двигатель, несмотря на все ремонтные работы, продолжает по-прежнему барахлить и троить.

Тогда-то и начинается судорожный поиск прочих возможных причин в движке и иных системах, хотя все дело в банальном клапане.

Диагностировать данную неисправность, не разбирая движок, можно следуя определенному алгоритму действий:

проверяем зажигание – целостность проводов, работоспособность распределителя, угол опережения зажигания;
определяем проблемный цилиндр – колпачки высоковольтников сдергиваем со свечей, двигатель начнет глохнуть, если цилиндр работает, либо, если цилиндр неисправен, работа движка останется без изменений;
замеряем компрессию: она, скорее всего, будет несколько ниже положенных 11 очков, к слову, это может быть показателем не только неисправности клапана, но и неисправности поршневой группы.

Теперь несколько слов о том, как, не разбирая движок, определить, с чем вы конкретно имеете дело – неисправностью клапана или поршневой группы.

Включите зажигание и снимите шланг сапуна. Из него должен выходить теплый воздух, в крайнем случае, небольшой дымок. Дым плотный, серый, пахнущий выхлопами – признак неисправности поршневой группы.
Из проблемного цилиндра выкрутите свечу. При повреждении поршня свеча будет в масле, а при прогоревшем клапане – в нормальном состоянии.
Снимите ГБЦ и замените поврежденный элемент. Если меняется клапан, то его обязательно нужно притереть, а также заменить вместе с ним все маслосъемные колпачки.

Последствия

Начавший пропускать газ клапан будет постепенно разрушаться. Это может привести к поломкам прочих деталей, стенок цилиндра, поршня, колец. Несгоревший бензин приведёт к порче катализатора, а попав в масло, сильно поменяет его свойства, что может вывести из строя вкладыши и коленвал.

Двигатель будет вибрировать, разрушая навесную арматуру и крепления силового агрегата. Мощность упадёт, расход вырастет.

Можно ли ездить

Ездить с потерей компрессии крайне нежелательно. Своевременный ремонт минимизирует последствия, сохранив двигатель в целом.

Все его детали и системы прочно связаны в процессе работы, нарушение этого баланса приведёт к лавинообразному росту разрушений. Вместо замены клапанов и устранения причины прогара потребуется капитальный ремонт двигателя.

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.

Факторы влияющие на продолжительность первой фазы сгорания

Воспламеняемость топлива, которая оценивается цетановым числом. Чем выше цетановое число, тем лучше воспламеняемость.
Давление и температура воздушного заряда в начале впрыска топлива. При увеличении давления и температуры период задержки воспламенения сокращается.
Тип камеры сгорания, который оказывает влияние на задержку воспламенения, гак как в зависимости от типа камеры по разному будет проходить распространение топлива по объему воздушного заряда и в пристеночной зоне. Кроме того температура стенок камеры сгорания также будет зависеть от ее типа.
Интенсивность направленного движения заряда в камере. Увеличение интенсивности движения заряда несколько сокращает период задержки воспламенения. На рисунке показаны способы создания вихревого движения заряда в цилиндре при впуске.
Тип распылителя форсунки. Форсунка закрытого типа сокращает период задержки воспламенения. Разделенные камеры сгорания имеют основную и вспомогательную полости, соединенные горловиной. В настоящее время применяют в основном вихревые камеры сгорания и предкамеры, где ось соединительной горловины направлена по касательной к внутренней поверхности камеры сгорания. Разделенные камеры сгорания обеспечивают более полное сгорание топлива и менее жесткую работу за счет сокращения времени задержки воспламенения.
Нагрузка. С ростом нагрузки увеличивается давление и температура цикла, что приводит к повышению теплового режима двигателя, а это к свою очередь вызывает сокращение времени задержки воспламенения.
Частота вращения коленчатого вала. Увеличение частоты вращения коленчатого вала приводит к улучшению распыления, увеличению давления и температуры конца сжатия, что способствует сокращению первой фазы горения, особенно в дизелях с разделенными камерами сгорания. Продолжительность первой фазы горения при этом растет.

Вторая фаза горения (02) — самовоспламенение и быстрое горение начинается с момента воспламенения (см. рис. точка 2) и заканчивается в момент достижения максимального давления в цилиндре (точка 3). В первую очередь сгорают однородные слои смеси топлива и воздуха хорошо перемешанные между собой. При этом пламя распространяется очень быстро, соответственно быстро растет давление, в определенных случаях с образованием ударной волны, распространяющейся со скоростью звука. Но в отличие от карбюраторных двигателей в дизелях эти волны не переходят в детонационные, так как структура смеси по всему объему камеры сгорания неравномерна. Это позволяет получать более высокую степень сжатия.

После того, как сгорит хорошо подготовленная к воспламенению топливовоздушная смесь, горение продолжается в зонах, где структура смеси более неравномерна. Здесь на индикаторной диаграмме наблюдается некоторый спад роста давления.

В течение второй фазы выделяется 30—45 % всей теплоты. Температура рабочего тела возрастает до 1600—1800 К. Максимальное давление может достичь 6—9 МПа, а при наддуве превысить 10 МПа. Продолжительность второй фазы 0,8—1,5 мс, что соответствует 10—20° поворота коленчатого вала.

Факторы влияющие на развитие и продолжительность второй фазы

Количество топлива, прошедшего предпламенную подготовку за период задержки воспламенения и сгорающее с большой скоростью. Чем больше подача топлива и мельче распыление, тем интенсивнее тепловыделение и рост давления.
Тип камеры сгорания. Влияние конструкции камеры на первую фазу горения приводит к определенному развитию и второй фазы, так как определяет количество топливовоздушной смеси, подготовленной к воспламенению в течение первой фазы.
Нагрузка. С уменьшением нагрузки продолжительность второй фазы горения сокращается, так как уменьшается величина впрыскиваемой порции топлива и время его подачи.
Частота вращения коленчатого вала. При росте частоты вращения коленчатого вала улучшается качество распыления, сокращается продолжительность впрыска, растет давление и температура заряда. Все это приводит к сокращению второй фазы горения.

Третья фаза горения (G3) — характеризуется плавным изменением давления Началом этой фазы считается конец второй фазы (точка 3), а окончанием — момент, соответствующий достижению максимальной средней температуры газов в цилиндре (точка 4). К началу третьей фазы все несгоревшее топливо, поданное в цилиндр во время первых двух фаз, находится в виде капель или сгустков паров, которые отделены от зон со свободным кислородом фронтом пламени или продуктами горения. В результате происходит термическое разложение капель топлива (крекинг) с образованием частиц углерода в виде сажи, которая, покидая цилиндр вместе с отработавшими газами, вызывает сильное дымление на выпуске. Горение продолжается при увеличивающемся объеме камеры, поэтому давление плавно понижается.

За время третьей фазы выделяется 25—30 % теплоты, поэтому температура продолжает повышаться, достигая в конце фазы 1800—2200 К. Продолжительность третьей фазы — 1—2 мс, что соответствует 15—25° поворота коленчатого вала.

название	год	номер документа
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПИРАМИДАЛЬНЫМ ПОРШНЕМ И СПОСОБ СЖАТИЯ ВОЗДУШНО-ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ	1997	RU2140548C1
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПИРАМИДАЛЬНЫМ ПОРШНЕМ И МЕХАНИЗМОМ ДОСЖАТИЯ (ДИЗЕЛЬ)	1997	RU2141569C1
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПИРАМИДАЛЬНЫМ ПОРШНЕМ И МЕХАНИЗМОМ ДОСЖАТИЯ (ДИЗЕЛЬ), МЕХАНИЗМ ДОСЖАТИЯ ВОЗДУШНО-ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ	1997	RU2142055C1
СПОСОБ СЖАТИЯ ВОЗДУШНО-ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ С ДОСЖАТИЕМ ДО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ, СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГОРЯЧИХ ГАЗОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И ЭКСЦЕНТРИК МЕХАНИЗМА ДОСЖАТИЯ (ВАРИАНТЫ)	1999	RU2189467C2
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ПИРАМИДАЛЬНЫМ ДВУХЦИЛИНДРОВЫМ ПОРШНЕМ И МЕХАНИЗМОМ ДОСЖАТИЯ /ДИЗЕЛЬ/. МЕХАНИЗМ ДОСЖАТИЯ /ВАРИАНТЫ/. ПИРАМИДАЛЬНЫЙ ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ ПОРШЕНЬ /ВАРИАНТЫ/.	1997	RU2142057C1
ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГОРЯЧИХ ГАЗОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ	1997	RU2144141C1
ЧЕТЫРЕХТАКТНЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ДИЗЕЛЬ) И СПОСОБ СЖАТИЯ ВОЗДУШНО-ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ	1997	RU2140552C1
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ), ЦИЛИНДРОПОРШНЕВАЯ ГРУППА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, СПОСОБ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ВОЗДУШНО-ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ	1999	RU2198304C2
ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ОДНОЙ КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ, СПОСОБ СЖАТИЯ И ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ВОЗДУШНО-ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ (ВАРИАНТЫ), КАМЕРА СГОРАНИЯ ДВУХЦИЛИНДРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ, СПОСОБ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ВОЗДУШНО-ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ	2001	RU2187669C1
СПОСОБ СЖАТИЯ И ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ В ДВУХПОРШНЕВОМ ДВИГАТЕЛЕ С ОДНОЙ КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ	2002	RU2251006C2

название	год	авторы	номер документа
ПИЛОН — АВТОВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ ТОПЛИВА	2010	Александров Вадим Юрьевич Серебряков Дамир Ильдарович	RU2428576C1
Блиск охлаждаемых пилонов подачи горючего	2016	Дегтярь Владимир Григорьевич Хлыбов Владимир Ильич Грахов Юрий Васильевич Шерстнев Андрей Евгеньевич Арефьев Константин Юрьевич Прохоров Александр Николаевич Сон Эдуард Евгеньевич Сон Константин Эдуардович	RU2642718C1
ЩЕЛЕВОЙ ИНЖЕКТОР-ГЕНЕРАТОР ВИХРЕЙ И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ	2014	Ярославцев Михаил Иванович Лазарев Александр Михайлович	RU2596077C2
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель	2020		RU2736670C1
СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ И ПРЯМОТОЧНЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ СО СПИНОВОЙ ДЕТОНАЦИОННОЙ ВОЛНОЙ	2014	Крайко Александр Николаевич Александров Вадим Юрьевич Александров Вячеслав Геннадьевич Баскаков Алексей Анатольевич Валиев Харис Фаритович Егорян Армен Дживанович Ильченко Михаил Александрович Крайко Алла Александровна Крашенинников Сергей Юрьевич Кузьмичев Дмитрий Николаевич Прохоров Александр Николаевич Тилляева Наталья Иноятовна Топорков Михаил Николаевич Яковлев Евгений Александрович	RU2573427C2
ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ	2013	Бабкин Владимир Иванович Александров Вадим Юрьевич Климовский Константин Константинович Прохоров Александр Николаевич	RU2544105C1
ГИПЕРЗВУКОВОЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ ГОРЕНИЯ	2012	Носачев Леонид Васильевич Прохоров Роман Владимирович Хасанова Надежда Леонидовна	RU2516735C1
СЖИГАНИЕ ЯДРА ДЛЯ ГИПЕРЗВУКОВЫХ ПРЯМОТОЧНЫХ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ	2007		RU2413087C2
ГИПЕРЗВУКОВОЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ ГОРЕНИЯ	2012		RU2511921C1
СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ ДЕТОНАЦИОННО-ДЕФЛАГРАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ И ДЕТОНАЦИОННО-ДЕФЛАГРАЦИОННЫЙ ПУЛЬСИРУЮЩИЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ	2014	Крайко Александр Николаевич Александров Вадим Юрьевич Бабкин Владимир Иванович Баскаков Алексей Анатольевич Ильченко Михаил Александрович Крашенинников Сергей Юрьевич Кузьмичев Дмитрий Николаевич Левочкин Петр Сергеевич Прохоров Александр Николаевич Скибин Владимир Алексеевич Солнцев Владимир Львович Стернин Леонид Евгеньевич Топорков Михаил Николаевич Чванов Владимир Константинович	RU2563092C2

Причины падения давления в цилиндрах

Двигатель автомобиля теряет мощность. Неравномерно работает. Троит. При замене свечей работает какое-то время нормально потом снова начинает троить. Увеличивается расход бензина. На холодную двигатель заводится нормально. Но на горячую двигатель завести уже проблема. Все это говорит о том, что возможно возникли проблемы в цилиндро-поршневой группе.

Износ поршневых колец. Прогорание клапанов. Выработка в сёдлах и самих клапанах. Прогорание прокладки головки блока. Это одни из немногих причин которые приводят к неэффективной работе двигателя. Проблемы с цилиндро-поршневой группой можно диагностировать.

Впускной клапан

Впускной клапан газораспределительного механизма открывает доступ в цилиндр топливо-воздушной смеси и прекращает доступ перед началом такта сжатия. В случае с дизельным двигателем клапан пропускает в камеру сгорания только воздух.

При обрыве ремня ГРМ впускные клапана «зависают», так как распредвал перестает вращаться. Тарелки клапанов, оказавшихся открытыми, ударяются о поверхность цилиндра

Клапана располагаются под углом от 30 до 45 градусов относительно вертикальной оси. Тарелка впускного клапана больше, чем у выпускного. Разница обусловлена тем, что в момент открытия впускного клапана в камере сгорания образуется разрежение, а в момент выпуска — повышенное давление. Сила разрежения ниже силы давления, поэтому для впуска требуются клапана с большей поверхностью головки, чтобы обеспечить пропускание необходимого объема топливо-воздушной смеси.

Неисправность топливной системы

₂₂

поплавковая камера,
пусковая система,
система холостого хода,
промежуточная система,
система частичной нагрузки,
система полной нагрузки

Небольшое обогащение топливо-воздушной смеси сопровождается уменьшением температуры головки цилиндра и выхлопных газов.
Небольшое обеднение топливо-воздушной смеси сопровождается значительным ростом температуры головки цилиндра и выхлопных газов. Наиболее опасно обеднение смеси на режимах 4500…5000 об/мин и 6000…6800 об/мин.
Сильное обеднение или обогащение смеси вызывает значительное падение температуры головки цилиндра и выхлопных газов. Т.к. падает скорость сгорания, максимум давления достигается в более поздний момент, что вызывает жесткую работу двигателя.
Сильное обеднение смеси (уменьшение подачи топлива) вызывает снижение мощности, происходит самопроизвольное падение оборотов, как правило до 4500 об/мин (наименьший удельный расход топлива).
Сильное обеднение или обогащение смеси в одном из цилиндров сопровождается повышенными вибрациями, падением температур данного цилиндра, пропусками зажигания и полным отключением цилиндра.

загрязнения воздушного фильтра,
нарушение регулировки карбюратора (одной или нескольких систем),
повышенное давление топлива,
«тяжелый» воздушный винт.

подсос воздуха в топливную систему или впускной патрубок,
нарушение регулировки карбюратора (одной или нескольких систем),
снижение производительности насоса,
засорение элементов топливной системы,
неправильная установка крейсерского режима (при движении РУД от высоких оборотов к низким) (Рис. 6).
«легкий» воздушный винт.

Способы защиты от перегрева

Чтобы противостоять эрозии от перегрева выпускные клапаны изготавливаются из жаростойкой стали (хромникельвольфраммолибденовая сталь).

При замене разрушенного клапана притирка к седлу — абсолютно обязательна. Если клапан не притереть, его придется менять снова, и очень скоро

Основа сплава, из которого производятся выпускные клапана — никель. Этот металл повышает сопротивляемость клапана к механическому износу. Поскольку выпускной клапан подвергается большей термической нагрузке, чем впускной, он имеет другую структуру. Стержень выпускного клапана делается полым. Внутренняя полость заполняется металлическим натрием. Это необходимо для улучшения теплообмена.

Современные технологии дают возможность дополнительно защитить выпускные клапаны от агрессивного воздействия.

Самый универсальный способ — плазменно-порошковая наплавка. Кроме этого, существуют методы лазерного легирования и наплавки токами высокой частоты. Эти методы защиты увеличивают стоимость детали, но существенно продлевают срок ее службы.

Что и почему ломается?

Поломка клапанов может быть рукотворной или эксплуатационной. Во втором случае виновником всему является неуправляемый фактор времени. Износ рано или поздно настигает даже самые прочные вольфрамовые тарелки клапанов. Всё начинается с образования люфта в зоне стыковки с седлом, а заканчивается деформацией клапанной головки и полной остановкой авто.

Зазор в приводе может возникнуть и под действием человеческого фактора (нерадивого автомастера, выполняющего регулировку), и в силу износа. В этом случае исчезает плавность хода клапана: кулачок распределительного вала не «набегает», а со всей силы «наскакивает» на толкатели. Удары сыплются на стержень и клапанную головку при открытии, закрытии систем впуска или выпуска.

Страдает толкатель, торец клапанного стержня, пружина, на которую увеличивается нагрузка. Итог небольшого пробега с большим зазором в приводе – полное разрушение клапана: или тарелка отпадёт от штока, или стержень сломается в зоне канавки для сухариков (где тонко, там и рвётся).

По статистике, ремонт клапана автомобильного двигателя в автосервисах Москвы чаще всего требуется:

при деформациях головки;
повреждениях втулки;
заклинивании стержня;
разбитом седле;
прогаре фаски.

Принцип работы впускного клапана

Своевременное открытие и закрытие впускного клапана обеспечивает угловое положение распределительного вала, точно синхронизированного с таким же угловым положением коленчатого вала. То есть, угловое положение одного строго соответствует определенному угловому положению другого.

Для радикального изменения опережения открытия клапанов необходимо приобрести комплект спортивных распредвалов

Прежде, чем поршень достигнет высшей мертвой точки, начинает открываться впускной клапан — то есть, при такте впуска, к началу движения поршня вниз, клапан уже приоткрыт. Для разных моделей двигателей существует свое опережение открытия клапана. Пределы колебаний составляют 5-30 градусов.

А вот закрытие впускного клапана происходит с некоторой задержкой, после того как поршень достигает нижней мертвой точки и начинает движение вверх. Заполнение цилиндра продолжается даже после начала движения. Это происходит вследствие инерции во впускном коллекторе.

Амортизаторы

Собственно эти металлы и увеличивают стоимость выхлопной системы.Отработавшие газы из выпускного коллектора поступают в катализатор, в котором, соприкасаясь с поверхностью сот, окись углерода превращается в углекислый газ, углеводороды в воду и углекислый газ, окись азота в воду и азот. Работает катализатор при температуре выхлопных газов от 200 Сo до 800 Сo. Если температура будет ниже, то процессов окисления не будет, если выше, то оплавится катализаторная решетка, что приводит его в негодность.

Также выводят из строя катализатор изношенные двигатели. В таких случаях масло, попадающее и несгорающее в цилиндрах, оседает на керамических поверхностях катализатора. Изношенные или несоответствующие данному двигателю свечи зажигания, которые не обеспечивают полное сгорание топлива, тоже сокращают его продолжительность службы.

Как определить прогар клапана

Прогорают обычно выпускные клапаны, которые в открытом состоянии омываются потоком раскалённых отработавших газов, нагреваясь до потери прочности и быстрого окисления жаропрочной стали их тарелок. В запущенных случаях это сопровождается ещё и трещинами в металле.

Впускные разрушаются редко, поскольку количество проходящих выхлопных газов здесь намного меньше по объёму, к тому же через них проходит относительно холодный поток свежей смеси (воздуха) в дизельных двигателях и бензомоторах с непосредственным впрыском топлива. Это хорошо охлаждает тарелки в дополнение к отводу тепла через гнездо.

С точки зрения симптомов, появляющихся после прогара, особой разницы, какой именно клапан прогорел, нет. Компрессия, то есть способность цилиндра сжимать смесь перед воспламенением, пропадёт или уменьшится в любом случае.

Симптомы

Поскольку клапаны редко прогорают одновременно во всех цилиндрах, то первым признаком станет «троение» мотора. Этот термин возник по причине преобладающей доли четырёхцилиндровых моторов, когда при отказе одного двигатель работает на трёх оставшихся. Так стали называть любое прекращение воспламенения в цилиндре, независимо от их общего количества.

Компрессия, если она не пропала полностью, особенно важна на малых оборотах и при запуске. В этих режимах прогоревший клапан себя и проявит в первую очередь. Снятие свечи покажет почернение изолятора, возможен запах бензина, если ЭБУ двигателя ещё не отключил соответствующую форсунку.

Сводный перечень симптомов носит достаточно типовой характер:

пропуски воспламенения в одном из цилиндров;
быстрое забрасывание свечи несгоревшими углеводородами;
выстрелы в глушитель, часть топлива выбрасывается на выпуск и воспламеняется там;
запах бензина в картере, несгоревшее топливо стекает по стенкам цилиндра и растворяется в масле, после чего снова проходит через вентиляцию и обогащает смесь в исправных цилиндрах;
компрессия сильно падает, иногда до нуля.

Именно замер компрессии даст сигнал к переборке мотора. Следует отличать проблемы с поршневыми кольцами от прогоревшего клапана.

Обычно проводится дополнительная проверка путём вливания примерно 5 мл моторного масла через свечное отверстие. Если компрессия вырастает – виноваты кольца (так называемая масляная компрессия), если нет – газы уходят через клапаны или пробитую прокладку, но всё равно головку придётся снимать, после чего всё станет ясно и наглядно.

Прогар клапана прекрасно видно по состоянию его фасок.