Автомобиль / Силовая установка / Двигатель внутреннего сгорания / Система выпуска / Клапан выпускной

Клапан выпускной

Клапан выпускной - это клапан газораспределительного механизма двигателя, который в закрытом положении участвует в герметизации камеры сгорания, а в определенный фазами газораспределения момент открывает путь отработавшим газам из цилиндра в выпускной канал. Каноническое английское название - Exhaust valve.

В структуре TESMA эта деталь относится к системе выпуска, но механически она работает внутри головки блока цилиндров как часть газораспределительного механизма.

Выпускной клапан нужно отличать от клапана EGR, заслонки выпускной системы, перепускного клапана турбокомпрессора и электромагнитных управляющих клапанов. Это внутренняя механическая деталь двигателя, непосредственно открывающая и закрывающая выпускной канал конкретного цилиндра.

Как работает выпускной клапан

Во время тактов сжатия и сгорания клапан должен плотно прилегать рабочей фаской к седлу. Во время выпуска привод газораспределительного механизма открывает его, и продукты сгорания выходят из цилиндра.

Клапан работает вместе с:

седлом клапана;
направляющей клапана;
пружиной;
тарелкой пружины и сухарями;
толкателем, коромыслом или другим приводом;
распределительным валом;
уплотнением стержня клапана.

Седло, направляющая и маслосъемный колпачок являются отдельными деталями. Неисправность одной из них способна нарушить работу клапана даже тогда, когда сам клапан первоначально был исправен.

Почему выпускной клапан работает в тяжелых условиях

Во время выпуска его тарелка и рабочая фаска контактируют с горячими продуктами сгорания. Значительная часть тепла отводится через контакт клапана с седлом при полном закрытии, часть - через стержень и направляющую.

Поэтому для ресурса особенно важны:

полное закрытие клапана;
правильный тепловой зазор, если он регулируется механически;
исправное седло;
правильное положение клапана в направляющей;
нормальная работа системы охлаждения;
отсутствие аномально высокой тепловой нагрузки на двигатель.

На отдельных двигателях применяются специальные жаростойкие конструкции выпускных клапанов, в том числе полые или с внутренним теплопереносным наполнением. Такое исполнение не является универсальным для всех двигателей.

Основные неисправности выпускного клапана

Прогар рабочей фаски

Когда клапан перестает плотно прилегать к седлу, горячие газы прорываются через небольшой участок соединения. Локальный перегрев усиливается, край клапана постепенно разрушается и формируется прогар клапана.

Износ или повреждение фаски

На поверхности могут появляться раковины, эрозия, неравномерный контакт и механические повреждения. Простая притирка не всегда восстанавливает деталь, если геометрия уже вышла за допустимые пределы.

Деформация или изгиб

Клапан может погнуться после контакта с поршнем при нарушении фаз газораспределения, повреждении ремня, цепи или другого элемента привода ГРМ на двигателях, где такой контакт конструктивно возможен.

Износ стержня и направляющей

Чрезмерный боковой зазор нарушает положение тарелки относительно седла. Одновременно могут ухудшаться условия работы маслосъемного колпачка и увеличиваться расход моторного масла.

Заедание клапана

Отложения, поврежденная направляющая, неправильный зазор или деформация стержня могут препятствовать свободному движению. Клапан, который не возвращается в полностью закрытое положение, теряет герметичность.

Почему слишком маленький зазор опасен

На двигателях с механической регулировкой зазор в приводе задается так, чтобы после теплового расширения клапан все равно мог полностью сесть в седло.

Если зазор становится слишком маленьким, на прогретом двигателе клапан может закрываться не полностью. Возможные последствия:

снижение компрессии;
пропуски сгорания;
ухудшение отвода тепла через седло;
локальный перегрев фаски;
риск прогара клапана и седла.

Зазор проверяют по процедуре конкретного двигателя. Температура двигателя, положение распределительного вала и допустимые значения различаются. Общая процедура описана на странице Проверка зазоров клапанов.

В системах с гидравлической компенсацией регулярная ручная регулировка может не предусматриваться, поэтому неисправность ищут с учетом конкретной конструкции привода.

Признаки неисправности выпускного клапана

нестабильный холостой ход;
пропуски сгорания в одном цилиндре;
затрудненный запуск;
снижение мощности;
низкая компрессия в отдельном цилиндре;
периодические или постоянные коды пропусков сгорания;
неровная работа после прогрева;
иногда характерные звуки или хлопки в выпуске.

Ни один из этих признаков сам по себе не доказывает неисправность выпускного клапана. Пропуски могут быть связаны с зажиганием, форсункой, подсосом воздуха, низкой компрессией из-за поршневых колец, нарушением фаз газораспределения и другими причинами.

Вызывает ли прогоревший клапан синий дым

Прогар выпускного клапана в первую очередь нарушает герметичность цилиндра. Синий дым означает сгорание моторного масла и чаще требует проверки маслосъемных колпачков, направляющих клапанов, поршневой группы, вентиляции картера или турбокомпрессора.

Поэтому синий дым не следует автоматически объяснять прогоревшим выпускным клапаном. Для оценки характера дыма используется анализ цвета выхлопного дыма.

Как диагностировать выпускной клапан

Зафиксировать условия появления симптомов.
Считать коды неисправностей, стоп-кадр ошибки и счетчики пропусков, если они доступны.
Исключить очевидные проблемы зажигания и подачи топлива для конкретного двигателя.
Выполнить измерение компрессии двигателя.
Если один цилиндр показывает подозрительно низкий результат, локализовать место потери герметичности.
При необходимости провести пневматический тест цилиндра.
Проверить клапанные зазоры, если конструкция предусматривает их контроль.
Оценить правильность фаз газораспределения.
При необходимости использовать эндоскопию.
При подтвержденной механической негерметичности снять головку блока для дефектовки клапана, седла и направляющей.

Что показывает компрессия

Низкая компрессия в цилиндрах показывает, что камера сгорания не удерживает давление должным образом, но сама по себе не определяет место утечки.

Причиной могут быть:

выпускной клапан или его седло;
впускной клапан;
поршневые кольца;
поршень или цилиндр;
прокладка головки блока;
трещина или другое механическое повреждение.

Универсального значения компрессии для всех двигателей нет. Учитывают спецификацию производителя, разницу между цилиндрами и результаты дополнительных тестов.

Пневмотест и утечка в выпуск

При пневматическом тесте цилиндр устанавливают в необходимое положение и подают контролируемый воздух в соответствии с методикой используемого оборудования.

Если при закрытых клапанах воздух отчетливо выходит через выпускной тракт, это поддерживает версию негерметичности выпускного клапана или его седла. Такой результат значительно точнее локализует проблему, чем замена деталей только по коду пропусков.

Когда требуется снятие головки блока

Головку блока обычно снимают, если тесты подтверждают механическую негерметичность и требуется дефектовка клапанного механизма.

Проверяют:

тарелку и рабочую фаску клапана;
равномерность контакта с седлом;
прогар, раковины и трещины;
прямолинейность стержня;
износ стержня;
зазор в направляющей;
состояние седла;
пружину, тарелку и сухари;
маслосъемный колпачок;
элементы привода клапана;
состояние головки блока.

Ремонт выпускного клапана

Объем ремонта определяется результатами дефектовки. При прогаре, значительной эрозии, трещине, деформации или недопустимом износе клапан заменяют.

Одновременно необходимо проверить седло и направляющую. Новый клапан, установленный в поврежденное или несоосное седло, может снова потерять герметичность.

После ремонта головки блока контролируют:

качество контакта клапана с седлом;
герметичность;
состояние направляющей;
клапанный зазор или работу гидравлического компенсатора;
правильность фаз газораспределения;
компрессию и стабильность работы после сборки.

Как подобрать выпускной клапан

Клапан нельзя подбирать только по внешнему виду.

VIN автомобиля;
код двигателя;
версия головки блока;
впускной или выпускной клапан;
диаметр тарелки;
диаметр стержня;
общая длина;
форма и размеры рабочей фаски;
конструкция канавок под сухари;
материал и термостойкое исполнение;
техническая ревизия двигателя;
OEM-номер.

Сервисное правило: впускной и выпускной клапаны одного двигателя могут быть внешне похожими, но иметь разные размеры, материалы и требования по тепловой нагрузке. Менять их местами нельзя.

Практические случаи

Двигатель начал троить после прогрева

Зажигание и форсунка конкретного цилиндра оказались исправными. Компрессия была снижена, а клапанный зазор практически исчез. После разборки обнаружили прогар выпускного клапана и повреждение его седла. Замена только клапана без восстановления седла и правильного зазора создала бы риск повторной неисправности.

Код пропусков остался после замены свечи и катушки

В проблемном цилиндре обнаружили низкую компрессию. При пневмотесте воздух выходил через выпускной тракт. После снятия головки блока подтвердилась негерметичность выпускного клапана. Код пропусков в этом случае был следствием механической проблемы, а не доказательством неисправности системы зажигания.

Двигатель остановился после повреждения привода ГРМ

После восстановления привода двигатель не стали сразу долго прокручивать. Проверка показала нарушение компрессии, а дефектовка - погнутые клапаны вследствие контакта с поршнями. Замены только ремня или цепи было недостаточно.

Типичные ошибки

считать код пропусков доказательством прогара клапана;
менять свечи и катушки без проверки компрессии при повторном пропуске одного цилиндра;
делать вывод о клапане только по компрессометру;
игнорировать клапанный зазор;
притирать сильно поврежденный клапан вместо полной дефектовки;
ставить новый клапан в поврежденное седло;
не проверять направляющую клапана;
путать прогар клапана с неисправностью маслосъемного колпачка;
считать синий дым прямым признаком прогоревшего выпускного клапана;
после повреждения ГРМ менять только ремень или цепь без проверки механической части двигателя.

Товарная группа TESMA

Выпускные клапаны

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще прочитать по этой теме

Частые вопросы

Почему прогорает выпускной клапан?

Риск повышается, когда клапан не садится полностью в седло, нарушен отвод тепла, повреждено седло или двигатель испытывает чрезмерную тепловую нагрузку. Причину определяют вместе с состоянием зазора, седла, направляющей и двигателя.

Покажет ли компрессия прогоревший клапан?

Низкая компрессия помогает обнаружить негерметичный цилиндр, но не определяет конкретное место утечки. Для локализации применяют дополнительные тесты, в том числе пневмотест.

Можно ли ездить с прогоревшим клапаном?

Продолжать эксплуатацию без диагностики не следует. Неисправность ухудшает работу цилиндра, а локальное повреждение клапана и седла может прогрессировать.

Можно ли просто притереть клапан?

Только если состояние деталей и сервисная процедура это допускают. Прогар, трещина, значительная эрозия, деформация или неправильная геометрия седла требуют другого ремонта.

Нужно ли менять все клапаны одновременно?

Не обязательно. Решение принимают после дефектовки всех клапанов, седел, направляющих и головки блока. Важен фактический износ каждой детали.

Может ли неправильный зазор повредить клапан?

Да. На двигателях с регулируемым механическим зазором слишком маленький зазор может мешать полному закрытию клапана после прогрева и увеличивать риск его перегрева.

Как правильно подобрать выпускной клапан?

По VIN, коду двигателя, версии головки блока, геометрии клапана и OEM-номеру. Одного внешнего сходства для правильного подбора недостаточно.

Вывод

Клапан выпускной герметизирует камеру сгорания в закрытом положении и открывает выход отработавшим газам во время такта выпуска. Из-за высокой тепловой нагрузки он особенно зависит от правильного контакта с седлом, состояния направляющей и клапанного зазора.

При пропусках, потере мощности или низкой компрессии клапан не меняют по предположению. Сначала определяют проблемный цилиндр, измеряют компрессию, локализуют утечку, проверяют зазоры и фазы. Если механическая негерметичность подтверждена, дефектуют не только клапан, но и седло, направляющую и весь его привод.