Как правильно притереть клапаны

Немного матчасти

Для тех, кто не в курсе, стоит пояснить, что клапаны находятся в головке блока цилиндров. Для каждого цилиндра имеется минимум два клапана (в большинстве автомобилей). Один клапан обеспечивает впуск топливно-воздушной смеси в цилиндр (камеру сгорания) из впускного коллектора, а другой – выпускает отработанные газы в выпускной коллектор.

Разумеется, открываются клапаны поочередно. Похожи клапаны на гвоздь. Головкой, которую еще называют тарелка, они обращены внутрь цилиндра. В закрытом состоянии головка клапана находится в седле и герметично закрывает камеру сгорания, прижимаясь к седлу рабочей фаской.

Впускной и выпускной клапан: в чем отличие

Главное отличие впускного клапана от выпускного — диаметр тарелки: у впускного она больше. Почему? Потому что всасывание воздуха из атмосферы в цилиндр под действием разрежения происходит с меньшей скоростью, чем выталкивание его из цилиндра поршнем.

Все просто: количество воздуха (или топливовоздушной смеси) — одинаковое, а скорость — разная. Соответственно, там, где скорость ниже, отверстие шире, а закрывающая его тарелка — больше в диаметре.

Все это справедливо для тех клапанных механизмов, где впускных и выпускных клапанов — равное количество — по одному или по два. Впрочем, есть моторы с нечетным количеством клапанов: два впускных + один выпускной или три впускных + два выпускных. Тут все наоборот: диаметр тарелок выпускных клапанов будет больше, чем у впускных, ибо производитель компенсировал низкую скорость всасывания добавлением одного «лишнего» отверстия, а не увеличением диаметра. Подробнее о соотношении клапанов и цилиндров можно прочитать в соответствующей статье.

Второе важное отличие в конструкции клапанов — их рабочая температура. Впускные клапаны работают при 350-500 градусах, а вот выпускным тяжелее — раскаленные отработавшие газы нагревают их до 700-900 градусов

Поэтому, соответственно, выпускные клапаны часто делают более жаропрочными.

Головки (или тарелки) впускного и выпускного клапанов могут быть как одинакового диаметра, так и разного. (на автомобилях устаревших марок с малым перекрытием клапанов) -моё прим. Обычно головку впускного клапана делают большего диаметра для улучшения наполнения цилиндра. Например, размеры клапанов двигателя автомобиля ГАЗ-53А: диаметр головки впускного клапана 47 мм, а выпускного 36 мм. В дизеле КамАЗ-740 диаметр тарелки впускного клапана 51 мм, а выпускного 46 мм. Впускной большой выпускной маленький.

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.

Процесс проверки

Первоначально обращаем внимание на то, насколько герметичны клапаны и их сёдла на ГБЦ — головке блока цилиндров. Для того чтобы это сделать, потребуется её снять

Заодно стоит прочистить ГБЦ, подшипники и прочие детали от грязи, копоти и нагара. В этом случае пригодится хорошая металлическая щётка.

Головка блока цилиндров, подшипники и прочие детали должны быть без каких-либо трещин. Целостность в данном случае – один ключевых факторов герметичности. Также не должно быть никаких следов наволакивания металла и задиров на корпусе подшипников, стенках отверстий для гидротолкателей, опорах распределительного вала и т.д.

Обратите внимание на то, как сидят направляющие клапаны – не должно быть никакого болтания и смещения в теле ГБЦ. Если первичный осмотр позволил удостовериться, что всё в порядке, можно переходить к следующей стадии проверки, которая позволит выявить возможные проблемы и неисправности

Если первичный осмотр позволил удостовериться, что всё в порядке, можно переходить к следующей стадии проверки, которая позволит выявить возможные проблемы и неисправности.

Двигатель всегда будет работать в стабильном режиме, если зазор между клапанами и распределительным валом выставлен корректно. В противном случае появится препятствие, которое снизит эффективность работы. Свидетельством этого являются шумы на холостых оборотах, исчезающие вместе с увеличением частоты вращения коленвала. Если подобная ситуация имеет место, пришло время проверять зазоры между кулачками распределительного вала и стержнями клапанов.

В этот момент нельзя забывать о некоторых особенностях:

1. Проверка проводится только на холодном моторе.
2. Предварительно снимается клапанная крышка с ГБЦ (головки блока цилиндров).
3. Коленвал устанавливается в верхней «мёртвой» точке первого цилиндра. Без этого лучше не начинать измерения, так как они будут неточными. К тому же, может возникнуть ряд затруднений. Для того чтобы установить коленвал в нужное положение (верхняя «мёртвая» точка цилиндра), следует ориентироваться на «бегунок» распределителя-прерывателя. Он будет указывать в сторону контактной клеммы первого цилиндра. В этом случае оба клапана должны быть закрыты.
4. Щуп на 0,2 мм служит для проверки впускного клапана, тогда как соответствующий щуп на 0,35 мм необходим для проверки выпускного. Разница в размерах связана с особенностью работы: отработанные газы имеют большую рабочую температуру, вследствие чего их объём также увеличивается.

Специальный шаблон позволит определить плоскостность ГБЦ, для этого подойдёт и слесарная линейка. Её следует приложить точно по диагонали к нижней плоскости блока, при этом следует проследить, чтобы не было никаких зазоров между самой линейкой и поверхностью. С помощью плоских щупов производят замеры по обеим диагоналям. Зазоры не должны превышать 0,1 мм.

На торцевой поверхности заглушается подача охлаждающей жидкости, после чего головка переворачивается для заполнения внутреннего объёма керосином. Заполненную головку оставляют на ночь. Это позволит определить герметичность клапанов.

Благодаря этим способам можно самостоятельно в условиях собственного гаража провести проверку исправности газораспределительного механизма, в особенности клапанов.

Как проверить герметичность клапанов?

Проверка герметичности клапана и седла выполняется следующим образом:

1. Снимается головка блока цилиндров (ГБЦ).

2. Выполняется очистка ГБЦ и корпуса подшипников от грязи, нагара и прочих масляных отложений.

3. Дальше необходимо выполнить тщательный осмотр головки и корпуса подшипников. При осмотре не должно быть никаких трещин, царапин или других следов повреждения.

4. После осматриваем рабочие поверхности корпуса подшипников, опор распредвала, а также стенок посадочных отверстий гидротолкателей, на них не должно быть никаких следов наплыва металла или задиров.

5. Направляющие клапанов и седла должны плотно сидеть и прилегать к «телу» ГБЦ. На седлах и клапанах не должно быть трещин или следов прогорания.

6. Используя шаблон, выполните проверку плоскостности ГБЦ, в случае отсутствия такового это можно сделать при помощи широкой слесарной линейки. Приложите линейку ребром к нижней привалочной плоскости головки по диагонали, проверьте нет ли зазора между ГБЦ и ребром линейки. Как правило, его можно заметить в центральной части или по краям. Измерьте зазор с обеих сторон, используя плоские щупы, максимально допустимый зазор – 0,1 мм. В случае если у вас вышло больше — потребуется фрезеровка привалочной плоскости или полная ее замена.

7. Дальше необходимо проверить герметичность ГБЦ. Чтобы выполнить такую проверку необходимо заглушить на торцевой поверхности головки блока окно подачи ОЖ к термостату. Дальше переверните головку и налейте керосин в ее рубашку охлаждения. Убедитесь в том, что нигде нет никаких подтечек, в случае обнаружения таковой следует произвести ремонт головки блока цилиндра или полностью ее заменить.

8. Теперь пришла очередь клапанов. Чтобы проверить герметичность клапанов ГБЦ положите ее на ровный стол привалочной плоскостью к верху, затем налейте в камеры сгорания головки керосин и подождите пару минут. Эту процедуру еще называют «проливкой». Если вы заметили, что уровень керосина в камере сгорания начал снижаться, или на столе появилась лужа, это значит, что в этой камере один из клапанов или оба клапана имеют негерметичность, а значит необходима притирка клапанов.

Определение прогара клапана без снятия головки блока

Первым делом необходимо определить неработающий цилиндр. Способы проверки во многом напоминают диагностику неисправных свечей зажигания. Для проверки следует завести двигатель, после чего при работающем моторе на холостых оборотах потребуется по одному снимать колпаки со свечей зажигания.

После снятия каждого свечного колпачка нужно внимательно следить за оборотами холостого хода и за общей стабильностью работы двигателя. Если мотор начал троить сильнее или глохнуть, тогда цилиндр, с которого сняли колпачок, является рабочим. В том случае, если после снятия колпачка работа двигателя не меняется или обороты изменяются незначительно, тогда проблемный цилиндр обнаружен.

Затем нужно выкрутить свечу зажигания на неработающем цилиндре и заменить ее на заведомо исправную, а также проверить высоковольтный бронепровод данного цилиндра на работоспособность. Также не лишней будет проверка катушки зажигания и т.д. Последующий запуск двигателя покажет, кроется ли проблема в элементах системы зажигания автомобиля или необходима дальнейшая диагностика.

Если характер работы мотора после установки рабочей свечи, замены высоковольтного провода и проверки других компонентов системы зажигания не изменится (двигатель продолжает троить), тогда высока вероятность более серьезных поломок:

• прогар клапана ;
• неисправности ЦПГ;

Прогар клапанов означает, что в цилиндре снижается компрессия по причине нарушения герметичности камеры сгорания (неплотности во время прилегания впускного или выпускного клапана, разрушение тарелки и/или седла клапана). Износ цилиндро-поршневой группы и поломка поршня также приводят к тому, что в проблемном цилиндре окажется низкая компрессия. Также цилиндр может не работать по причине залегания или поломки поршневых колец.

Теперь необходимо локализовать неисправность, то есть точно определить прогар клапана или выявить проблемы с ЦПГ. Наиболее распространенным способом определения прогоревших клапанов является замер компрессии в цилиндрах.

Низкая компрессия явно свидетельствует о неисправности, при этом следует учитывать один нюанс. Установить прогара клапана и исключить неполадки ЦПГ только по показателю компрессии не получится. Дело в том, что компрессия в двигателе может снижаться как в результате прогоревшего клапана, так и по причине поломки поршневых колец, а также ряда других дефектов. По этой причине параллельно замеру компрессии следует провести дополнительную диагностику двигателя.

1. Простейшим способом определения прогара клапана после того, как вы измерили компрессию в цилиндрах, является заливка нескольких «кубиков» моторного масла через свечной колодец. Затем компрессию нужно измерить повторно. Поднятие компрессии в цилиндре после заливки масла укажет на то, что образовалась масляная пленка, играющая роль «уплотнителя». Такое явление характерно в случае износа поршневой. Если показатель компрессии не изменился, значит, имеет место прогар клапана, так как масло в цилиндре в этом случае никак не повлияет на компрессию.
2. Также для определения прогара клапанов следует осмотреть свечу зажигания на проблемном цилиндре. Явный признак прогара клапана является тем, что свеча зажигания окажется полностью сухой, то есть не имеет характерного масляного налета. Также из сапуна двигателя может выходить дым или воздух. Интенсивность появления дыма напрямую зависит от степени износа ЦПГ.

Что касается поломок, которые связаны с поршневой, свеча в таком случае покрыта маслом, из сапуна можно наблюдать появление сизого дыма. Отметим, что масло на свече является косвенным признаком. Даже если свеча зажигания сухая или покрыта небольшим нагаром, но из сапуна идет дым, тогда указанный признак свидетельствует о проблемах с поршнем или поршневыми кольцами. На новых моторах с небольшим пробегом высока вероятность того, что .

Добавим, что появление моторного масла, которое выходит через сапун, также указывает на неисправность перегородок между поршневыми кольцами. С учетом вышесказанного можно точно определить, почему снизилась компрессия в двигателе, выявить проблемы с цилиндро-поршневой группой или определить прогар клапанов ГРМ.

Что необходимо для притирки

Процесс притирки выполняется при демонтированной головке блока цилиндров. Поэтому кроме инструментов для притирки клапанов автовладельцу также понадобится инструмент для демонтажа ГБЦ. Как правило, это обычные слесарные ключи, отвертки, ветошь. Однако также желательно иметь и динамометрический ключ, который понадобится на этапе обратного монтажа головки на место. Необходимость в нем возникает, поскольку крепежные болты, держащие головку на ее посадочном месте, должны быть закручены с определенным моментом, который как раз и можно обеспечить лишь при помощи динамометрического ключа. В зависимости от того, какой будет выбран способ притирки клапанов — ручной или механизированный (о них немного позже), отличается и набор инструментов для работы.

Непосредственно для выполнения притирки клапанов автовладельцу понадобится:

• Ручной держатель клапана. В автомагазинах или автомастерских имеются в продаже уже готовые такие изделия. Если вы по каким-либо причинам не хотите или не можете купить подобный держатель, то его можно изготовить самостоятельно. Как его сделать, рассказано в следующем разделе. Ручной держатель клапана используется при ручной притирке клапанов.
• Паста для притирки клапанов. В большинстве случаев автовладельцы покупают уже готовые составы, поскольку в настоящее время этих средств в автомагазинов достаточно много, в том числе по разным ценам. В крайнем случае можно сделать подобный состав и самостоятельно из абразивной стружки.
• Дрель или шуруповерт с возможностью реверса (для выполнения механизированной притирки). Как правило, притирка выполняется в обе стороны вращения, поэтому дрель (шуруповерт) должна вращаться как в одну, так и в другую стороны. Также можно воспользоваться ручной дрелью, которая сама по себе может вращаться в одном и другом направлении.

• Шланг и пружинка. Эти устройства необходимы для выполнения механизированной притирки. Пружинка должна иметь невысокую жесткость, и диаметр на два-три миллиметра больше диаметра стержня клапана. Аналогично и шланг, чтобы его можно было впритык надеть на стержень. Также для его закрепления можно воспользоваться маленьким хомутом. Еще необходим какой-нибудь недлинный металлический стержень по диаметру аналогичный стержню поршня, чтобы он также впритирку подходил для резинового шланга.
• Керосин. Его используют в качестве очистителя и впоследствии для проверки качества выполненной притирки.
• «Шарошка». Это специальное приспособление, предназначенное для снятия поврежденного металла в посадочном гнезде клапана. Такие приспособления продаются в готовом виде в автомагазинах. В настоящее время в автомагазинах можно найти эту деталь практически для любого двигателя (тем более для распространенных автомобилей).
• Ветошь. Впоследствии с ее помощью нужно будет вытереть насухо обработанные поверхности (заодно и руки).
• Растворитель. Нужен для очистки рабочих поверхностей.
• Скотч. Является нужной составляющей при выполнении одного из методов механизированной очистки.

Приспособление для притирки клапанов

Если у автовладельца нет возможности/желания покупать заводское приспособление для притирки клапанов своими руками (вручную), аналогичное устройство можно сделать самостоятельно с помощью подручных средств. Для этого понадобится:

• Металлическая трубка с полостью внутри. Ее длина должна составлять около 10…20 см, а диаметр внутреннего отверстия трубки должен быть на 2…3 мм больше, чем диаметр стержня клапана двигателя.
• Электродрель (или шуруповерт) и сверло по металлу диаметром 8,5 мм.
• Контактная или газовая сварка.
• Гайка и болт диаметром 8 мм.

Алгоритм изготовления устройства для притирки клапанов будет следующим:

• С помощью дрели на расстоянии около 7…10 мм от одного из краев необходимо просверлить дырку указанного выше диаметра.
• С помощью сварки необходимо приварить гайку ровно над просверленным отверстием. При этом работать нужно аккуратно, чтобы не повредить резьбу на гайке.
• Вкрутить болт в гайку так, чтобы его край достал внутренней поверхности противоположной от отверстия стенки трубки.
• В качестве рукоятки для трубки можно либо загнуть противоположный кусок трубы под прямым углом, либо же доварить еще один кусок трубы или любой другой металлической детали, похожей по форме (прямой).
• Выкрутить болт обратно, а в трубку вставить стержень клапана, и с помощью болта зажать его крепко с помощью гаечного ключа.

Как проводится притирка клапанов?

Что такое компрессия? Это давление в камере сгорания в конце такта сжатия. Оно может стравливаться через поршневые кольца или через клапанный механизм. В первом случае ремонт подразумевает исключительно замену, а во втором — вполне можно обойтись и без этого. Рассмотрим такие ситуации на примере двигателя ВАЗ.

Прежде всего, стоит сказать, что эта процедура называется «притирка клапанов». В процессе эксплуатации на седлах клапанов образуется нагар, который не дает им полностью закрываться. Таким образом, притирка клапанов позволяет избежать данной неисправности. Как определить, что им требуется притирка? Ответ прост. Если упала компрессия в цилиндрах, то такая операция просто необходима. Дело в том, что притирка клапанов нужна таким двигателям, ресурс которых уже немного исчерпан, а агрегат уже далеко не полон сил.

Изначально между седлом и пояском клапана образуется зазор из-за износа последнего. Поскольку «хлопок» при закрытии довольно сильный, со временем кромка сбивается и нарушается геометрия прилегания. Затем в зазор попадает несгоревшая смесь, которая попросту коксуется на поясках клапанов, что делает зазор еще больше. Как правило, такие проблемы случаются в основном с выпускными клапанами, поскольку впускные «шлифуются» входящими потоками. Кроме того, здесь нет препятствий потоку воздуха, да и в момент, когда температура максимально высока, клапаны находятся в закрытом состоянии.

Теперь непосредственно о том, как производится притирка клапанов. ВАЗ категорически запрещает владельцам данных автомобилей выполнять притирку дрелью. По их словам, так невозможно произвести нужное усилие. Но дело в том, что усилие-то как раз и не требуется. Если его прикладывать, то седло сточится неровно. В этом случае клапан будет неточно центрован, что приведет к появлению зазора с одной стороны. Это чревато вышеописанными последствиями. И все же притирка клапанов дрелью не может быть настолько эффективной, насколько это возможно при использовании специального набора.

Она производится в три этапа. Их очередность зависит от зернистости притирочной пасты, которая меняется в процессе. Если притирка клапанов производится дрелью, то в нее зажимается штифт такого же диаметра, что и стержень. Один конец шланга надевают на этот штифт, а другой — на клапан. Затем седло и поясок смазываются пастой, после чего выставляются небольшие обороты вращения. Если они будут слишком маленькими, то это не страшно — немного увеличится время работы.

Если же они будут велики, то есть риск перегреть и седла, и клапаны. Тогда на них появится характерная синяя полоска. Это верный знак перегрева. После первоначальной обработки стирается паста, потом натирается следующая, меньшей зернистости. После применения третьей пасты поверхности тщательно протираются с керосином. Затем нужно их смазать моторным маслом и повторить процедуру притирки, соблюдая «скоростной режим». Это обеспечит максимально плотное закрывание.

Ну вот, после этого компрессия в цилиндрах заметно возрастет. Следует помнить, что двигатели, степень сжатия которых меньше 8, очень чувствительны к ней. Это сильно сказывается на простоте эксплуатации, поэтому притирку клапанов можно проводить даже между ремонтами, например, через 20 000 км пробега.

Как понять, что клапан прогорел?

Если вы проверили свечи, но двигатель все же троит, тогда следует переходить к процедуре поиска неработающего цилиндра. Она несложная. После запуска двигателя на холостых оборотах, по одному снимаете колпачки со свечей. Если при снятии колпачка двигатель изменил режим работы, это означает что цилиндр рабочий. В случае если изменения произошли несущественные, то следует искать причину в данном цилиндре.

Снятие проводов со свечей зажигания

Далее надо проверить компрессию подозрительного цилиндра. Компрессометром замеряем уровень сжатия, а затем повторяем замер, залив в цилиндр шприц масла. Если второе значение выше первого, то проблема с поршнем. В случае совпадения значений – прогар клапана.

Когда необходима шлифовка ГБЦ?

1. В случае нарушения геометрии. Если головка по каким-то причинам имеет искривление и не прошла тест с лекалом и щупом, необходимо производить шлифовку. Как я уже говорил, происходит это по разным причинам, например, в результате локальных перегревов, которые по большому счету никак не проявляются во время работы двигателя. Однако после ослабления болтов и демонтажа головка часто бывает деформирована, что нельзя так просто оставить.
2. После сварочных работ. Если в головке были дефекты типа трещин или другие недопустимые повреждения, которые устранялись при помощи сварочных работ, то скорее всего головка была подвержена локальному перегреву, который повлек за собой соответствующие деформации. К тому же нередко трещины образуются как раз на стыке ГБЦ и блока, поэтому после сварки на поверхности остаются сварочные швы, которые не убрать без шлифовки, в противном случае сборка будет невозможна.