Автомобіль / Силова установка / Двигун внутрішнього згоряння / Система випуску / Клапан випускний

Клапан випускний

Клапан випускний - це клапан газорозподільного механізму двигуна, який у закритому положенні бере участь у герметизації камери згоряння, а у визначений фазами газорозподілу момент відкриває шлях відпрацьованим газам із циліндра у випускний канал. Канонічна англійська назва - Exhaust valve.

У структурі TESMA ця деталь належить до системи випуску, але механічно вона працює всередині головки блока циліндрів як частина газорозподільного механізму.

Випускний клапан потрібно відрізняти від клапана EGR, заслінки вихлопної системи, перепускного клапана турбокомпресора та електромагнітних клапанів керування. Це внутрішня механічна деталь двигуна, яка безпосередньо відкриває та закриває випускний канал конкретного циліндра.

Як працює випускний клапан

Під час тактів стискання та згоряння клапан повинен щільно прилягати робочою фаскою до сідла. Під час випуску привід газорозподільного механізму відкриває його, і продукти згоряння залишають циліндр.

Клапан працює разом із:

сідлом клапана;
напрямною клапана;
пружиною;
тарілкою пружини та сухарями;
штовхачем, коромислом або іншим приводом;
розподільним валом;
ущільненням штока клапана.

Сідло, напрямна та сальник клапана є окремими деталями. Несправність одного з них може змінити роботу клапана навіть тоді, коли сам клапан спочатку був справним.

Чому випускний клапан працює у важких умовах

Під час випуску його тарілка та робоча фаска контактують із гарячими продуктами згоряння. Значна частина тепла відводиться через контакт клапана із сідлом у момент повного закриття, частина - через шток і напрямну.

Тому для ресурсу особливо важливі:

повне закриття клапана;
правильний тепловий зазор, якщо він регулюється механічно;
справне сідло;
правильне положення клапана в напрямній;
нормальна робота системи охолодження;
відсутність аномально високого теплового навантаження на двигун.

На окремих двигунах застосовуються спеціальні жаростійкі конструкції випускних клапанів, у тому числі порожнисті або з внутрішнім теплопереносним наповненням. Це не є універсальним виконанням для всіх моторів.

Основні несправності випускного клапана

Прогар робочої фаски

Коли клапан перестає щільно прилягати до сідла, гарячі гази прориваються через невелику ділянку стику. Локальний перегрів посилюється, край клапана поступово еродує, і формується прогар клапана.

Знос або пошкодження фаски

На поверхні можуть з'являтися раковини, ерозія, нерівномірний контакт або механічні пошкодження. Просто притирання не завжди відновлює деталь, якщо геометрія вже вийшла за допустимі межі.

Деформація або згин

Клапан може погнутися після контакту з поршнем при порушенні фаз газорозподілу, обриві ременя або іншій серйозній несправності приводу ГРМ на двигунах, де така зустріч конструктивно можлива.

Знос штока та напрямної

Надмірний боковий люфт порушує положення тарілки відносно сідла. Одночасно можуть погіршуватися умови роботи ущільнення штока та збільшуватися витрата моторної оливи.

Заїдання клапана

Відкладення, пошкоджена напрямна, неправильний зазор або деформація штока можуть перешкоджати вільному руху. Клапан, який не повертається у повністю закрите положення, втрачає герметичність.

Чому занадто малий зазор небезпечний

На двигунах із механічним регулюванням зазор між деталями приводу задається так, щоб після теплового розширення клапан все одно міг повністю сісти в сідло.

Якщо зазор стає надто малим, клапан на прогрітому двигуні може закриватися не повністю. Наслідки:

падіння компресії;
пропуски згоряння;
погіршення тепловідведення через сідло;
локальний перегрів фаски;
ризик прогару клапана та сідла.

Зазор перевіряють за процедурою конкретного двигуна. Температура двигуна, положення розподільного вала та допустимі значення відрізняються. Загальна процедура описана на сторінці Перевірка зазорів клапанів.

У системах із гідравлічною компенсацією регулярне ручне регулювання може не передбачатися, тому несправність шукають з урахуванням конкретної конструкції приводу.

Ознаки несправності випускного клапана

нестабільний холостий хід;
пропуски згоряння в одному циліндрі;
важкий запуск;
зниження потужності;
низька компресія в окремому циліндрі;
періодичні або постійні коди пропусків згоряння;
нерівномірна робота після прогрівання;
іноді характерні звуки або хлопки у випуску.

Жодна з цих ознак сама по собі не доводить несправність випускного клапана. Пропуски можуть виникати через запалювання, форсунку, підсмоктування повітря, низьку компресію через кільця, проблеми фаз газорозподілу та інші причини.

Чи спричиняє прогорілий клапан синій дим

Прогар випускного клапана насамперед порушує герметичність циліндра. Синій дим означає згоряння моторної оливи і частіше змушує перевіряти ущільнення штоків клапанів, напрямні, поршневу групу, вентиляцію картера або турбокомпресор.

Тому синій дим не слід автоматично пояснювати прогорілим випускним клапаном. Для оцінки самого диму використовується аналіз кольору вихлопного диму.

Як діагностувати випускний клапан

Зафіксувати умови появи симптомів.
Зчитати коди несправностей, стоп-кадр помилки та лічильники пропусків, якщо вони доступні.
Виключити очевидні проблеми запалювання та подачі пального для конкретного двигуна.
Виконати вимірювання компресії двигуна.
Якщо один циліндр має підозріло низький результат, локалізувати місце втрати герметичності.
За потреби провести пневматичний тест циліндра.
Перевірити клапанні зазори, якщо конструкція передбачає їх контроль.
Оцінити правильність фаз газорозподілу.
За необхідності застосувати ендоскопію.
При підтвердженій механічній негерметичності демонтувати головку блока для дефектування клапана, сідла та напрямної.

Що показує компресія

Низька компресія в циліндрах показує, що камера згоряння не утримує тиск належним чином, але сама по собі не визначає місце витоку.

Причиною можуть бути:

випускний клапан або його сідло;
впускний клапан;
поршневі кільця;
поршень або циліндр;
прокладка головки блока;
тріщина або інше механічне пошкодження.

Універсальної цифри компресії для всіх двигунів немає. Оцінюють специфікацію виробника, різницю між циліндрами та результати додаткових тестів.

Пневмотест і витік у випуск

Під час пневматичного тесту циліндр встановлюють у необхідне положення та подають контрольоване повітря відповідно до методики обладнання.

Якщо повітря виразно виходить у випускний тракт при закритих клапанах, це підтримує версію негерметичності випускного клапана або його сідла. Такий результат значно точніше локалізує проблему, ніж проста заміна деталей за кодом пропусків.

Коли потрібен демонтаж головки блока

Головку блока зазвичай знімають, якщо тести підтверджують механічну негерметичність і потрібне дефектування клапанного механізму.

Перевіряють:

тарілку та робочу фаску клапана;
рівномірність контакту із сідлом;
прогар, раковини та тріщини;
прямолінійність штока;
знос штока;
зазор у напрямній;
стан сідла;
пружину, тарілку та сухарі;
ущільнення штока;
елементи приводу клапана;
стан головки блока.

Ремонт випускного клапана

Обсяг ремонту залежить від результатів дефектування. При прогарі, значній ерозії, тріщині, деформації або неприпустимому зносі клапан замінюють.

Одночасно потрібно перевірити сідло та напрямну. Новий клапан, установлений у пошкоджене або неспіввісне сідло, може знову втратити герметичність.

Після ремонту головки блока контролюють:

якість контакту клапана із сідлом;
герметичність;
стан напрямної;
клапанний зазор або роботу гідравлічного компенсатора;
правильність фаз газорозподілу;
компресію та стабільність роботи після складання.

Як підібрати випускний клапан

Клапан підбирають не тільки за зовнішнім виглядом.

VIN автомобіля;
код двигуна;
версія головки блока;
впускний або випускний клапан;
діаметр тарілки;
діаметр штока;
загальна довжина;
форма та розміри робочої фаски;
конструкція канавок під сухарі;
матеріал і термостійке виконання;
технічна ревізія двигуна;
OEM-номер.

Сервісне правило: впускний і випускний клапани одного двигуна можуть бути схожими, але мати різні розміри, матеріали та теплове навантаження. Міняти їх місцями не можна.

Практичні випадки

Двигун почав троїти після прогрівання

Запалювання та форсунка конкретного циліндра виявилися справними. Компресія була нижчою, а клапанний зазор майже зник. Після розбирання виявили прогар випускного клапана та пошкодження його сідла. Заміна лише клапана без відновлення сідла і правильного зазору створила б ризик повторної несправності.

Код пропусків залишався після заміни свічки та котушки

У проблемному циліндрі виміряли низьку компресію. Під час пневмотесту повітря виходило через випускний тракт. Після зняття головки блока підтвердили негерметичність випускного клапана. Код пропусків у цьому випадку був наслідком механічної проблеми, а не доказом несправності системи запалювання.

Двигун зупинився після пошкодження приводу ГРМ

Після відновлення приводу мотор не стали одразу довго прокручувати. Перевірка показала порушення компресії, а після дефектування - зігнуті клапани внаслідок контакту з поршнями. Заміни тільки ременя або ланцюга було недостатньо.

Типові помилки

вважати код пропусків доказом прогару клапана;
міняти свічки й котушки без перевірки компресії при повторному пропуску одного циліндра;
робити висновок про клапан тільки за результатом компресометра;
ігнорувати клапанний зазор;
притирати сильно пошкоджений клапан замість повного дефектування;
встановлювати новий клапан у пошкоджене сідло;
не перевіряти напрямну клапана;
плутати прогар клапана із проблемою сальника клапана;
вважати синій дим прямою ознакою прогорілого випускного клапана;
після пошкодження ГРМ міняти тільки ремінь або ланцюг без перевірки механіки двигуна.

Товарна група TESMA

Клапани випускні

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще прочитати по цій темі

Часті питання

Чому найчастіше прогорає випускний клапан?

Ризик збільшується, коли клапан не сідає повністю в сідло, порушене тепловідведення, пошкоджене сідло або двигун працює з надмірним тепловим навантаженням. Причину потрібно визначати разом зі станом зазору, сідла, напрямної та двигуна.

Чи покаже компресія прогорілий клапан?

Низька компресія допомагає виявити негерметичний циліндр, але не визначає конкретне місце витоку. Для локалізації застосовують додаткові тести, зокрема пневмотест.

Чи можна їздити з прогорілим клапаном?

Не варто продовжувати експлуатацію без діагностики. Несправність погіршує роботу циліндра, а локальне пошкодження клапана та сідла може прогресувати.

Чи можна просто притерти клапан?

Тільки якщо стан деталей і сервісна процедура це допускають. Прогар, тріщина, значна ерозія, деформація або неправильна геометрія сідла потребують іншого ремонту.

Чи потрібно міняти всі клапани одночасно?

Не обов'язково. Рішення приймають після дефектування всіх клапанів, сідел, напрямних і головки блока. Важливий фактичний стан кожної деталі.

Чи може неправильний зазор зіпсувати клапан?

Так. На двигунах із регульованим механічним зазором надто малий зазор може перешкоджати повному закриттю клапана після прогрівання і підвищувати ризик його перегріву.

Як правильно підібрати випускний клапан?

За VIN, кодом двигуна, версією головки блока, геометрією клапана та OEM-номером. Зовнішньої схожості для правильного підбору недостатньо.

Висновок

Клапан випускний герметизує камеру згоряння у закритому положенні та відкриває вихід відпрацьованим газам під час такту випуску. Через високе теплове навантаження він особливо залежить від правильного контакту із сідлом, стану напрямної та клапанного зазору.

При пропусках, втраті потужності або низькій компресії клапан не міняють за припущенням. Спочатку визначають проблемний циліндр, вимірюють компресію, локалізують витік, перевіряють зазори та фази. Якщо механічну негерметичність підтверджено, дефектують не тільки клапан, а й сідло, напрямну та весь його привід.