Тепловые зазоры клапанов.
Читать до конца, статья долгое время вводила в заблуждение неокрепшие умы, была написана не окрепшим умом и теперь окрепшим исправлена. Спасибо комментарию Mikhail648.
Все время я был уверен, что зазор между толкателем и распредвалом по мере прогрева становиться меньше. То есть для того он и нужен чтобы на прогретом двигателе клапан не «зажимало».
Первый раз я в этом усомнился когда в ремонт попал Марк 2 с неустойчиво работающим двигателем.
При этом по словам владельца на холодную работает совсем плохо и по мере прогрева начинает работать ровнее. Диагностика показала что в 1 и 6 цилиндрах компрессия 4 и 6 очков соответственно, в остальных 11-11.5
В первую очередь было решено проверить не «зажаты» ли клапана, так как на этом моторе (1G-FE) я не раз такое встречал. Так и оказалось в 1 и 6 на обоих впускных клапанах не было зазора вовсе, и в связи с этим клапана постоянно оставались приоткрытыми и соответственно не было компрессии.
Мотор остыл, зазоры были отрегулированы. Но мне не давало покоя то, что на холодную мотор работал заметно хуже чем на горячую, ведь если на холодном двигателе зазоры больше чем на горячую то наоборот холодный мотор должен работать стабильнее чем горячий. После регулировки мотор был прогрет и быстро снята клапанная крышка, зазоры на горячую оказались на 0.10-0.15 мм больше чем те что я выставлял на холодную.
То есть оказалось что зазоры все-же УВЕЛИЧИВАЮТСЯ по мере прогрева двигателя.
Вот объяснение этому:
Клапан стальной, коэффициент теплового расширения у него относительно мал, хотя теплоотвод похуже чем у ГБЦ.
ГБЦ легкосплавная, коэффициент расширения значительно больше, да и масса/объем нагреваемого метала ощутимее, при относительно тех же температурах.
В результате размер «А» (расстояние от седла до нижней постели распредвала) увеличивается на большую величину чем удлиняется клапан (Размер «В»). Поэтому распредвал приподнимается на своих опорах и зазор увеличивается. Это справедливо как для моторов с толкателями в виде стаканчиков, так и для моторов с коромыслами. Было проверено опытным путем на моторах: 3S-FE, 1G-FE, K24A, F23A.
Для чего тогда вообще нужен зазор? Я пришел к выводу что это необходимо для того короткого промежутка времени когда клапан уже горячий, а ГБЦ нет.
UPDATE: Для чего тогда вообще нужен зазор?
Ответ в комментарии Mikhail648
«При прогреве двигателя зазор действительно уменьшается. Твой результат с увеличившимся зазором — ошибка методики измерений. Голова алюминиевая действительно увеличивается в размерах при прогреве с 20 до рабочих 80-100 градусов, и именно это ты и измерил и получил увеличение зазора. Только не учел что в момент снятия клапанной крышки клапана уже ХОЛОДНЫЕ. Холодные относительно их рабочей температуры. Они при 80-100 градусах не работают. При работе они могут нагреваться до 800 градусов выпускные и до 600 впускные (впускные охлаждаются всасываемым воздухом). Естественно голова у тебя осталась увеличенной в размерах, т.к. у нее ещё рабочая температура, а клапана то уже сжались обратно — вот тебе и увеличившийся зазор.
Таблица которую ты привел предназначена как раз для регулировки зазоров в холодном моторе, а зазор увеличивается в ней потому что у алюминия и стали клапана разные коэффициенты температурного расширения.»
Признаки больших тепловых зазоров клапанов двигателя автомобиля
Большие (увеличенные больше нормы) тепловые зазоры в клапанном механизме двигателя автомобиля приводят к целому ряду проблем в его работе.
На примере карбюраторного двигателя 21083 автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099 определим по каким признакам можно самостоятельно определить, что зазоры клапанов больше чем требуется.
Признаки больших тепловых зазоров клапанов двигателя 21083
1. Клапана стучат.
Частый металлический дробный стук под клапанной крышкой во время работы двигателя на холостом ходу — признак наступивших проблем с клапанами. В большинстве случаев стук клапанов появляется при увеличенных тепловых зазорах между торцом стержня клапана и толкателем. Происходит это либо из-за неправильной регулировки теплового зазора, либо от стирания торцов клапанов на двигателях с большим пробегом или с плохим маслом. Стучать могут как все (или почти все) клапана, так и один или пара.
Иногда клапан начинает стучать если он погнут и подвисает в направляющей втулке. В таком случае придется снимать и разбирать головку блока чтобы заменить его.
Практически всегда стук клапанов сопровождается неустойчивыми оборотами холостого хода и снижением мощности и приемистости двигателя, так как ухудшается наполняемость и вентиляция камер сгорания из-за уменьшения зазора между тарелкой и седлом клапана.
В ряде случаев за стук клапанов можно принять металлический частый звук от детонации в камерах сгорания двигателя («пальцы» стучат).
2. Двигатель троит.
Если тепловые зазоры клапанов слишком велики, клапан не до конца открывается, зазор между тарелкой клапана и посадочным гнездом в головке блока уменьшается, наполняемость и вентиляция камер сгорания ухудшается. Создается ситуация, когда и поджигать бывает особо не чего (заряд топливной смеси, попавший в камеру сгорания слишком мал), вдобавок газы от горения удаляются плохо и нарушают состав смеси. Начинаются перебои в работе двигателя, цилиндры, то работают, то нет. Двигатель троит, теряет мощность и приемистость, обороты холостого хода не удается отрегулировать вращением винтов «качества» и «количества» карбюратора.
3. Двигатель не тянет.
Так как наполняемость камер сгорания ухудшается, снижается эффективность горения топливной смеси. Мощность и приемистость двигателя падает. Водитель не чувствует былого резвого подхвата при нажатии на педаль газа, двигатель не тянет.
Что делать, если возникло подозрение, что зазоры клапанов увеличены?
На двигателе 21083 можно самостоятельно проверить и отрегулировать тепловые зазоры в клапанном механизме. Для этого нужна пара плоских щупов, набор регулировочных шайб и два-три ключа. См. «Проверка тепловых зазоров клапанов на двигателях ВАЗ 2108, 2109, 21099».
Примечания и дополнения
— Чем опасны увеличенные тепловые зазоры клапанов? На самом деле большие зазоры менее опасны, чем слишком маленькие так как не происходит разрушения тарелок клапанов и их седел. Но негативный эффект все же есть так как постоянная работа двигателя на бедной топливной смеси приводит к ускоренному износу его деталей. См. «Как влияют зазоры клапанов на работу двигателя автомобиля?».
Регулировка клапанов: что это, зачем нужно, и что будет, если ее не делать
Если вы становились свидетелем сцены, когда опытный автомобилист деловито открывал капот машины (вашей или своей), некоторое время вслушивался в звук работающего мотора, а потом многозначительно произносил фразу «клапаны надо отрегулировать», но при этом для вас его слова были не понятнее звука двигателя, который он слушал, то сегодня мы попробуем этот пробел восполнить. Что такое регулировка клапанов, зачем она нужна, когда ее нужно делать, и что будет, если ее не делать совсем? И почему на многих машинах регулировка клапанов вообще не нужна? Давайте разберемся.
Что такое регулировка клапанов?
Р абота обычного поршневого двигателя предполагает подачу в цилиндры топливовоздушной смеси и отвод из них отработавших газов. Обе функции выполняют клапаны – соответственно, впускные и выпускные, попеременно открываясь в нужное время для наполнения и опорожнения цилиндра. Управляет их работой распределительный вал, имеющий специальные кулачки, которые воздействуют на верхнюю часть клапана, открывая его в цилиндр. Конструкций приводного механизма существует несколько – распредвал может воздействовать на клапаны почти непосредственно, надавливая кулачком на толкатели, или, к примеру, через специальные коромысла, толкая один их конец, в то время как другой давит на клапан. Но в любом из случаев в конструкции есть интересующая нас особенность: тепловой зазор между кулачком распредвала и деталью клапанного механизма, которая открывает клапан. Ведь рабочая температура деталей двигателя, особенно клапанного механизма и собственно клапанов, очень высока, а при нагревании металл имеет свойство расширяться, что приводит, в частности, к удлинению клапана. Именно для компенсации этого расширения нужен тепловой зазор, а регулировка этого зазора и называется «регулировкой клапанов»
Да, с логической точки зрения формулировка «регулировка клапанов» не совсем верна. Клапан при нормальных условиях, когда на него не давит кулачок распредвала, закрыт: тарелка клапана плотно прижата пружиной к седлу в головке блока цилиндров, а должная герметичность обеспечивается фасками на обоих элементах. Соответственно, никакая регулировка клапану здесь не требуется – а вот тепловой зазор должен быть правильным. То есть, более корректно говорить не «регулировка клапанов», а «регулировка теплового зазора привода клапанов».
Зачем нужна регулировка клапанов?
Если представить себе комбинацию «клапан – толкатель – распредвал» без теплового зазора – то есть, плотно прилегающими друг к другу при неработающем двигателе, то несложно понять, что при выходе на рабочую температуру на удлинившийся клапан, «вытягиваемый пружиной из цилиндра» в сторону распредвала, из-за температурного расширения начнет постоянно давить этот самый распредвал, приводя к небольшому сжатию пружины и неплотному закрытию клапана. То есть, при достижении рабочей температуры клапан фактически перестанет полноценно выполнять одну из своих функций: плотно закрываться для герметизации камеры сгорания и ее изоляции от впускного или выпускного тракта.
Второй вариант – увеличение теплового зазора: например, из-за износа поверхностей кулачков распредвала и элементов привода клапанов. В этом случае даже после достижения двигателем рабочей температуры между распредвалом и клапанным механизмом будет оставаться зазор, а касаться они будут ударно и только в момент воздействия кулачка. Это уже пагубно влияет на ресурс клапанного механизма, но есть и другие последствия: клапан будет открываться чуть позже и не полностью – а значит, ухудшится наполняемость цилиндра топливовоздушной смесью.
Что будет, если не регулировать клапаны?
Если не регулировать клапаны своевременно, это приведет к изменению теплового зазора. При этом и увеличение, и уменьшение теплового зазора, как мы уже поняли, негативно влияет на ресурс и работу двигателя. Уменьшение зазора означает неполное закрытие клапанов, которое приводит к ряду последствий. Негерметичность камеры сгорания из-за приоткрытого клапана приводит к падению компрессии и прорыву раскаленных газов во впускной или выпускной тракт (в зависимости от того, впускной или выпускной клапан приоткрыт).
Кроме того, стоит отметить значительно увеличивающуюся тепловую нагрузку на клапаны. Ведь плотный контакт закрытого клапана с седлом – это одно из важных условий его охлаждения, а если клапан неплотно прилегает к седлу, охлаждение ощутимо ухудшается. Особенно это касается выпускных клапанов: впускные дополнительно охлаждаются поступающей в цилиндры топливовоздушной смесью, а вот выпускные обеспечивают выход отработавших газов крайне высокой температуры, и для них охлаждение в зоне контакта с седлом имеет критическую важность. В крайнем случае плохое охлаждение клапана из-за малого теплового зазора может привести к его перегреву и разрушению – так называемому прогару. Кроме того, прорыв горящей топливовоздушной смеси в выпускной тракт повышает нагрузку на катализатор (а при его разрушении абразивная пыль может повредить и цилиндры).
Последствия увеличения теплового зазора несколько иные. Как было сказано выше, оно приводит к ударному воздействию распредвала на клапанный механизм, что негативно сказывается на его ресурсе, а также к несвоевременному и неполному открытию клапана. Ухудшение наполнения цилиндра топливовоздушной смесью при этом означает нарушение фаз газораспределения и снижение отдачи мотора: то есть, он будет хуже тянуть.
Как узнать, каким должен быть тепловой зазор?
В целом величина теплового зазора, разумеется, очень невелика, это десятые доли миллиметра – примерно 0,1-0,4 мм. При этом ее обычно определяют с помощью набора щупов с шагом в 0,05 мм и менее – то есть, соблюдается точность до сотых. Стоит отметить, что тепловой зазор для впускных и выпускных клапанов различается: как мы уже знаем, выпускные клапаны нагреваются сильнее – а следовательно, сильнее увеличиваются в размерах и требуют большего теплового зазора.
На практике знать конкретные значения теплового зазора нужно только для регулировки – то есть, если вы не занимаетесь ей самостоятельно, эти цифры вам не слишком пригодятся.
Как узнать, когда регулировать клапаны
Периодичность регулировки клапанов, если она предусмотрена конструкцией мотора, указывается в руководстве по эксплуатации автомобиля. В целом эта процедура выполняется не так часто – обычно это каждые 50-80 тысяч километров. Однако и более частая проверка не повредит – особенно если машина оснащена газобаллонным оборудованием, так как газовое топливо повышает тепловую нагрузку на мотор.
Ну а если автомобиль приобретен не новым, и его пробег уже немаленький, то регулировка теплового зазора точно не будет лишней – нужно лишь выяснить, предусмотрена ли она конструкцией.
Как регулировать клапаны?
Существует несколько конструктивных вариантов регулировки теплового зазора. К примеру, один из вариантов – это подбор шайб нужной толщины, которые вставляются между толкателем клапана и кулачком распредвала. Для регулировки зазора он сначала замеряется с имеющейся шайбой, а потом шайба при необходимости заменяется на другую, большей или меньшей толщины. Альтернативный вариант при схожей конструкции – подборка не регулировочных шайб нужной толщины, а самих толкателей с необходимыми параметрами.
Такой метод регулировки мы наглядно показывали в отдельном материале на примере Renault Logan.
Почему на некоторых моторах клапаны регулировать не нужно?
Неоднократное уточнение о том, что регулировка клапанов должна быть предусмотрена конструкцией мотора, весьма важно: ведь многие двигатели этой процедуры не требуют. Зависит это от того, оснащен ли мотор гидрокомпенсаторами: это устройства, предназначенные для автоматической регулировки теплового зазора. Они работают за счет масла, поступающего в них из двигателя (поэтому, собственно, и называются « гидро компенсаторами») и полностью исключают необходимость периодической ручной регулировки клапанов. Сами они, конечно же, тоже не вечны – о необходимости их проверки и замены говорит все тот же цокающий стук, не исчезающий вскоре после запуска, а порой даже после прогрева двигателя. Однако главное, что нужно знать в контексте этого материала – это то, что моторам, оснащенным гидрокомпенсаторами, регулировка клапанов не нужна.
Чем опасны увеличенные зазоры ГРМ?
При больших пробегах на газе владельцы автомобилей могут констатировать недостаточные зазоры в клапанном механизме ГРМ www.drive2.ru/c/584064700916962127/ последствия — ухудшение характеристик двигателя и прогар клапанов. Рассмотрим вариант неправильной регулировки, когда зазоры увеличены.
Первая примета — повышенного шум из под клапанной крышки. Не услышать это сложно, но кроме этого, в каждый рабочий цикл, рокер бьет по распредвалу с увеличенной скоростью, а значит с удвоенной силой. Результат виден на фото:
поверхность рапредвала стала выкрашиваться из-за повышенных динамических нагрузок, а всего-то требовалось раз в 20000-40000 отрегулировать температурные зазоры клапанов.
Как это сделать правильно на HONDA c моторами VTEC?
С впускными клапанами проблем нет. У каждого впускного клапана свое коромысло, которое опирается на распредвал. А вот выпускные клапана нужно регулировать одновременно правый и левый, т. к. коромысло у них общее. Иначе из-за перекоса коромысел точные зазоры выставить не удастся. Я это делаю так:
Главная причина неправильной регулировки зазоров в том что измерять их нужно между стержнем клапана и коромыслом, а не в паре коромысло — распредвал (хотя так было бы гораздо проще).
19 марта 2021
Поделиться:
Комментарии 35
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы писать комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждении.
Я езжу на Hyundai Solaris
Увеличение зазора приводит не только к механическим повреждениям, но и к позднему открытию клапана и его закрытию, что в совокупности приведет к прогару…
Выставлять зазор нужно рекомендованный производителем…
Причем тут гбо? Хонда и без газа крошится сама! Тойота на стаканчиках работает.
Ну такое, любой двигатель нормально сам корректриует угол опережения зажигания от 25 градусов до -10(запоздание). Потому если вариатор настроен добавлять 5-10 градусов к углу опережения, то вероятней всего мозги этот угол будут компенсировать, и в итоге прирост больше «самовнушение» )))) на оборотах до 3500 или газ до 60%, в мощностных же режимах там да, толк большой есть, потому что мозги авто идут по заранее прописаным картам не обращая внимания на показания датчиков, и пытаются держать богатую смесь и поздний угол. Я себе тоже хотел одно время вариатор, но пообшался с толковыми парнями. Показали как на Ланосе плавает угол ОЗ, при включённой и выключенном вариаторе, и что в принципе при моей «спокойной езде по городу» толку то мало, ну там пару градусов разница будет, но это не существенно, чтоб снизить расход газа с 14 до 10 к примеру. Вариатор хорошая вешь на метане, и если втапливаешь в пол постоянно. + что меня напугало, что обычно через 20-50К пробега его или снимают к хренам, или настраивают в 0, потому что начинаются чудеса в работе двигателя. Не давно в этой групе обсуждали
***любой двигатель нормально сам корректриует угол опережения зажигания от 25 градусов до -10***
Это вот сейчас о чем?
Можно примеры?
И если корректирует, то в зависимости от чего?
Другими словами, что может заставить мозг задрать УОЗ на 20гр. в отдельно взятой режимной точке?
Свежий пример, программа cvtz50 по диагностике кашкаев(через диагностический разьейм ODB2+ELM327). Из моего блога www.drive2.ru/l/523786449825303415/, для примера взял фото драйвовчанина у которого двигатель в «идеальном состоянии», бензин не ГБО.
Желтым выделен текущий УОЗ, он равен 19 градусов на холостых. Если соблюдаются следующие условия
— лямбда зонд прогрет и фиксирует наличие в выхлопе недогоревший кислород,
— при не большой нагрузке на двигатель(до 30% — 35%), или на холостых оборотах
— нет детонации
— газ нажат на менее чем 50%, или отпущен.
мозги машины всегда будут пытатся «вытянуть» максимальный УОЗ, вплоть до 25 градусов, для того чтоб достичь максимально эффективного горения топлива внутри цилиндров, а не в выхлопной системе и катализаторе.
А это и экономия топлива, и стехеометрическая смесь, и отсутсиве перегрева выпускных клапанов.
При этом постоянно снимаются показания с датчика детонации, если вдруг фиксируется детонация в цилиндрах, или неустойчивая работа моротора — сразу же УОЗ «откатывают», вплоть до -10 градусов. Таким образом на позднем зажигании смесь горит стабильней, но «догорает» в выпускном и «сжигает» выпускные клапана, а отсюда и большой расход но «прёт как дурная». На раннем смесь горит менее стабильней, но сгорает вся «в моторе» и «выпуск холодный».
Также мотор «откатывает» УОЗ(в минус)
— в случае наличия детонации
— в случаях повышеной нагрузки на мотор(едем под горку)
— когда надо больше мощности
— когда тапка в пол нажата больше половины
— когда мотор не стабильно работает
— при любых неисправностях когда горит чек УОЗ не бывает больше 5 градусов.
Во всех этих режимах смесь «богатая» и догорает в выпускном колекторе паралельно перегревая выпускные клапана, разрушая катализатор итд.
Это я описал +/- универсальный алгоритм работы мозгов что управляют двигателем, почти на всех инжекторных моторах. Конечно у всех производителей могут быть свои нюансы, но в общем алгоритм именно такой.
Ну то есть и без вариатора двигатель будет всегда пытатся увеличивать УОЗ, надеясь что топливо у него в цилиндрах высокооктановое.
Кстати в «газовых прошивках», по факту меняют только максимальный УОЗ, вместо 25 могут ставить до 35 градусов. Иногда играют коэфициентами чтоб УОЗ «медленее» уходил в минус при нагрузках, для того чтоб достичь чуть большей отачи от газа.
Так что так вот, смысла в отдельном вариаторе зажигания для пропан-бутана особо нет, ну если у тебя не моноинжектор или карбюраторный мотор. Нормальный современный инжектор спокойно перевариваривает максимально эффективно пропан-бутан.