Почему прогорают клапана.

Почему прогорают клапана.

Клапанная система — сложная и прецизионная система двигателя. Чтобы решить проблему в клапанной системе сначала нужно выяснить причину проблемы. Замена поврежденного клапана не сильно поможет если причина его повреждения в неправильном взаимном размещении направляющей клапана и седла клапана.

Замена прогоревшего клапана не решит проблему, если клапан прогорел из-за «горячей точки» на головке цилиндра. Пока будет горячая точка, клапана будут прогорать и т.д.

Поэтому очень важно проанализировать причины поломки перед попыткой ремонта.

Сломанный или прогоревший клапан, изношенные направляющие и другие проблемы клапанной системы часто представляют собой конечный результат целой цепочки событий. Одна проблема порождает другую и в результате сбой в работе клапана.

Дефекты клапанов двигателя.

Существуют много причин поломки клапана. Редко говорят о бракованных клапанах, но заводской брак вторая из двух главных причин проблем с клапанами. Термические и механические перегрузки — первая.

В одном исследовании лидирующего производителя клапанов было найдено что в каждом пятом случае поломки клапана проблема была в заводском браке клапана. Само исследование было опубликовано десять лет назад, и хотя основные материалы и производственные процессы остались теми же, система контроля качества серьезно улучшилась. Тем не менее даже современные системы контроля качества не могут гарантировать отсутствие дефектов в свежекупленном клапане. Дефектом может быть включение металлургической неоднородности в сплаве, которая ослабляет клапан, дефект ковки, которые приводит к появлению микротрещин, поры, ошибки термообработки, ошибки обработки, дающие не правильные размеры клапана, плохая адгезия хромового покрытия поверхности клапана.

Поэтому при покупке новых клапанов:
1) Проверьте что размеры клапана соответствуют номинальным (диаметр штока клапана, диаметр шапки клапана, длина, etc.) и что на клапане отсутствуют явные дефекты.
2) Покупайте клапаны надежных производителей.

Почему клапаны двигателей выходят из строя.

Любой клапан изнашивается со временем. Но многие клапаны ломаются гораздо раньше чем должны. Этому есть две причины — прогорание и разламывание.

Прогорают в основном выпускные клапаны так как они нагреваются существенно сильнее чем впускные. Впускные клапаны охлаждаются входящей смесью топлива и воздуха. Их рабочая температура около 400 С. У выпускных клапанов нет такой системы охлаждения. Кроме того они дополнительно нагреваются потоком выхлопа. При работе выпускные клапаны нагреваются в среднем до ~ 650 C что делает их значительно более уязвимыми к разрушению и прогоранию. Более высокие температуры предъявляют более высокие требования к сплаву из которого должен быть сделан клапан. Выпускные клапаны, как правило, изготовляют из нержавеющей стали целиком либо только головки. (21-2N или 21-4N c большим содержанием хрома и никеля). У мощных бензиновых двигателей и дизелей где температуры еще выше, на выхлопной клапан для уменьшения износа наноситься стеллитовое покрытие. (сплав на основе кобальта) Отвод тепла от впускного и выпускного клапанов происходит через седло клапана и направляющие клапанов. (видео):

 

Около 75 процентов тепла отводится через седло клапана, поэтому хороший контакт с седлом очень важен для предотвращения прогорания клапана. Оставшиеся 25 процентов тепла рассеиваются через стержень клапана и наружу через направляющую клапана. Если клапан не охлаждается адекватно, он перегревается и перегорает.


Выпускной клапан (меньший из двух) перегрелся и потерял кусочек металла, что привело к утрате компрессии в цилиндре. Также обратите внимание, выпускной клапан такого же цвета как и впускной. «Хороший» выпускной клапан, который герметичен и держит компрессию, имеет белый или желто-коричневый нагар.
Все, что препятствует охлаждению или создает дополнительное нагревание клапана приводит к преждевременному прогоранию клапана. Нагар на клапане и седле клапана препятствует его охлаждению и приводит к перегреву. Также этому способствует плохой контакт между клапаном и седлом если оно слишком узкое, не концентрическое или эллипсовидное. Слабая пружина или уменьшение клапанного зазора ухудшают контакт клапана с седлом и приводят к перегреванию. Изношенное седло или направляющая могут также препятствовать отводу тепла к двигателю и приводить к перегреванию.

Необходимо обращать внимание на высоту клапана при его установке. После притирки клапана сидят глубже в голове, чем нужно. Это приводит к тому, что стержни торчат выше, изменяется геометрия коромысла, и при нагревании двигателя исчезает зазор клапана. Если надлежащая геометрия не может быть восстановлена путем стачивания кончиков стержней ( риск снять закаленный слой ), седла должны бить заменены. Другим вариантом будет установка клапанов со слегка большими головками которые компенсируют шлифовку седла.

Уменьшение клапанного зазора также может привести к прогоранию клапана. Если седло изнашивается, клапан заходит глубже в голову цилиндра, зазор клапана уменьшается. В конечном счете не остается или почти не остается зазора, клапан плохо прилегает к седлу, перегревается и сгорает. Такое происходит как правило на старых двигателях, которые не имеют жестких седел и используются в тяжелых грузовиках, морских, сельскохозяйственных, промышленных машинах. Выходом здесь является установление жестких седел, клапанов со стеллитовым покрытием.

К прогоранию клапанов могут привести проблемы охлаждения в самом двигателе, если рабочая температура двигателя становится слишком высокой. Недостача охлаждающей жидкости, проблемы с термостатом, водяным насосом, закупорка радиатора, поломка вентилятора или его выключателя, все это приводит к перегреванию двигателя. Это в свою очередь ведет к увеличению стержней клапанов, уменьшению зазора между стержнем и направляющей и приводит к тому, что они упираются в направляющие и клапан может заклинить. Если клапана заклинит в открытом положении то он может произойти удар поршня о клапан и, как следствие, разрушение клапан, поршня, и еще чего нибудь.

Клапана могут также перегреваться из-за повышенной температуры сгорания. Такие факторы как позднее зажигание, обедненные топливные смеси, детонация (из-за слишком сильного сжатия или низкооктанового топлива), или преждевременное зажигание (от горячих точек), могут играть здесь роль. Аналогично, затруднение выхлопа, вызванные забитым каталитическим конвертером или повреждением трубы приводят к перегреву клапанов.


Шляпка клапана застряла на верхушке поршня. Если бы поршень был литой, а не кованный, то она бы полностью уничтожила поршень и вероятнее всего весь двигатель.

Поломка клапанов двигателя.

Механическое разрушение, является другим главным типом выхода из строя клапанов, может произойти или с впускными или с выпускными клапанами. Клапан может сломаться в двух местах – в месте соединения шляпки со стержнем или на самом стержне. Поломка — плохая новость, поскольку части клапана попадают в камеру сгорания и сеют хаос в двигателе. Причиной отламывания головки является сгибание клапана (неправильное размещение, которое заставляет стержень клапана каждый раз при входе сгибаться), увеличенный зазор, расширение (от перегрева или увеличенных оборотов). Разламывание клапана в месте соединения стержня с головкой не является свидетельством его дефектности (хотя плохое сваривание и может быть причиной), а объясняется нагрузкой на эту область в связи с соединением двух разнородных сплавов.

Другие проблемы с клапанами.

Кроме прогорания и механической поломки существует и другие проблемы с клапанами, некоторые из которых могут указывать на более глубокие неисправности, которые также требуют устранения:
— Изгиб клапана – как правило результат встречи клапана и поршня. Типичные причины: разрыв ремня или цепи распредвалов, слабые или сломанные пружины клапанов, раскрутка двигателя до максимальных оборотов, заклинивание клапанов (недостаточный клиренс направляющих, недостаточно смазки, перегрев и т. д.) и недостаточный клапанно-поршневый клиренс (чрезмерный подьем клапанов, клапанный рельеф не вырезанный достаточно глубоко в поршне, неправильные поршни, нехватка высоты платформы, головки фрезерованные слишком сильно и т. д.)


Причиной образования большого нагара на клапанах являются изношенные сальники и направляющие.
 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *