Клапан двигателя: виды, признаки износа, как подобрать

Для чего нужен клапан двигателя

Клапан двигателя — тарельчатая заслонка в головке блока, которая открывает и закрывает канал цилиндра. Впускной клапан пропускает воздух или топливовоздушную смесь внутрь на такте впуска, выпускной выпускает отработавшие газы наружу на такте выпуска. Клапан состоит из плоской головки-тарелки, которая садится на седло и герметично перекрывает канал, и тонкого стержня, который скользит в направляющей втулке головки блока. Открывает клапан кулачок распредвала — через толкатель, рокер или гидравлический элемент, а закрывает пружина, когда кулачок отходит. За один рабочий цикл каждый клапан открывается и закрывается один раз, и повторяет это сотни и тысячи раз в минуту — тем чаще, чем выше обороты.

Как он работает. Клапан двигателя — тарельчатая заслонка в головке блока: плоская головка-тарелка садится на седло и герметично перекрывает канал цилиндра, а тонкий стержень скользит в направляющей втулке. Открывает клапан кулачок распределительного вала — через толкатель, рокер или гидравлический элемент, — а закрывает пружина, когда кулачок отходит; держат пружину на стержне сухари и тарелка. Впускной клапан пропускает внутрь воздух или топливовоздушную смесь, выпускной выпускает наружу отработавшие газы, и за рабочий цикл каждый открывается и закрывается один раз — сотни и тысячи раз в минуту. У впускного клапана тарелка обычно больше — так цилиндр лучше наполняется; у выпускного она меньше, зато работает он при заметно более высокой температуре, и сталь ему нужна жаростойкая — вплоть до наплавки на фаске или полого штока с натрием внутри. Между кулачком и закрытым клапаном нужен тепловой зазор: слишком маленький не даёт клапану закрыться до конца, и тот прогорает, слишком большой бьёт по приводу — растут шум и износ кулачка и рокера. На моторах с гидрокомпенсаторами зазор поддерживается сам, на моторах с механическим приводом его проверяют по регламенту завода.

Какие бывают клапаны двигателя и чем отличаются

Клапан	Материал и конструкция	Особенность	Где встречается
Впускной	Хромоникелевая сталь, тарелка крупнее	Работает в относительно холодном потоке воздуха или смеси	Все бензиновые и дизельные моторы
Выпускной	Жаростойкая сталь (нихром, сильхром, кобальт-хром), тарелка меньше	Пропускает раскалённые отработавшие газы, поэтому изнашивается быстрее	Все моторы, особенно нагруженные
Цельный (сплошной)	Один кусок стали	Самый простой и дешёвый вариант	Абсолютное большинство серийных моторов
Полый с натрием	Полый шток частично заполнен металлическим натрием	Натрий переносит тепло от тарелки к стержню и снижает рабочую температуру	Нагруженные выпускные клапаны, форсированные и грузовые моторы
С наплавкой на фаске	На рабочую фаску наплавлен твёрдый жаростойкий слой (например, стеллит)	Дольше держит герметичность при высокой температуре	Выпускные клапаны, особенно нагруженных моторов

Почему впускной клапан крупнее выпускного. У впускного клапана тарелка обычно больше — так цилиндр лучше наполняется. У выпускного она меньше, зато работает он при заметно более высокой температуре: поэтому именно выпускному достаются жаростойкая фаска с наплавкой, а на нагруженных моторах — и полый шток с натрием. Внешне похожие клапаны не взаимозаменяемы: у них разный материал рабочей фаски.

Не путать с другими деталями газораспределения. Гидрокомпенсатор и распредвал открывают и закрывают клапан, но не являются им — о них отдельные статьи. Маслосъёмный колпачок стоит на стержне клапана и дозирует масло к направляющей — тоже отдельная деталь со своей статьей.

Признаки износа клапана двигателя

Падение компрессии в одном или нескольких цилиндрах, троение мотора.
Хлопки во впускной тракт — бывают и от слишком тугого зазора впускного клапана, и от клапана, который перестал закрываться плотно.
Пропуски зажигания на одном цилиндре, которые не лечатся заменой свечи, катушки или форсунки.
Потеря мощности и рост расхода топлива без видимой причины.
На компрессометре или течеискателе слышно шипение через закрытый клапан.
Согнутые или разбитые клапаны — после обрыва ремня или цепи привода ГРМ на моторе, где поршень может встретиться с клапаном.

Чем грозит, если вовремя не заменить клапан двигателя

Прогоревший выпускной клапан перестаёт герметично закрываться: часть горячих газов постоянно просачивается мимо седла и продолжает его разогревать и разъедать, а цилиндр теряет компрессию. Несгоревшее топливо из неработающего цилиндра уходит в выпуск и портит каталитический нейтрализатор — ремонт становится дороже с каждым днём эксплуатации. Неправильный зазор клапана (слишком маленький) не даёт ему закрыться до конца, и он прогорает по той же причине; слишком большой зазор, наоборот, не жжёт клапан, но бьёт по приводу — растёт шум, ускоренно изнашиваются кулачок и рокер, а мощность и экономичность падают. Самое тяжёлое последствие — механическая поломка самого клапана: знакопеременный изгиб от неправильно поставленной пружины, изношенных сухарей или разбитого коромысла даёт усталостную трещину и обламывает стержень прямо на работающем моторе. На моторах, где полностью открытый клапан заходит в зону хода поршня, обрыв ремня или цепи привода ГРМ приводит к тому, что поршень гнёт клапаны: это разборка головки блока, а если пострадали поршни и цилиндры — переборка всего мотора.

Когда менять клапан двигателя

По состоянию, а не по пробегу. Клапаны меняют при разборке головки блока: если клапан прогорел, погнут, у него изношен стержень или направляющая, или он не держит компрессию. Отдельно от полной замены есть регулировка теплового зазора — на моторах без гидрокомпенсаторов её проверяют и подстраивают по регламенту производителя шайбами или винтами; если зазор постоянно уходит за пределы нормы на одном и том же клапане, это повод присмотреться к состоянию седла и самого клапана.

Как подобрать клапан двигателя

Точный код двигателя — впускной и выпускной клапаны почти всегда разного размера и материала даже в одном моторе.
Диаметр тарелки, диаметр и длина стержня — должны совпадать с оригиналом, на глаз не определить.
Цельный клапан или полый с натриевым наполнением — если завод ставил охлаждаемый клапан, дешёвый цельный аналог на нагруженном моторе долго не проработает.
Канавка под сухари: у серийных моторов часто встречается клапан с тремя канавками (он может проворачиваться в работе и самоочищать седло), у других — с одной. Сухари подбирают строго под свой профиль канавки.
Комплектация: клапан отдельно или вместе с сухарями — уточняйте перед заказом.

Что менять или проверить заодно

Направляющую втулку и маслосъёмный колпачок — при разборке головки их обычно меняют вместе с клапаном.
Седло клапана — если оно повреждено или прогорело, одной заменой клапана компрессию не вернуть.
Пружину клапана и сухари — на трещины, потерю упругости, износ канавок.
Гидрокомпенсаторы или регулировочные шайбы — зазор должен быть в норме сразу после сборки.
Метки и состояние привода ГРМ, если ремонт связан с обрывом ремня или цепи — на моторе, где клапаны и поршни могут столкнуться, это причина всей поломки.
Прокладку головки блока, если головка снималась.

Частые ошибки при подборе и замене

Перепутать местами впускной и выпускной клапан при сборке — они разного размера и материала.
Поставить обычный цельный клапан вместо полого с натрием там, где завод предусмотрел охлаждаемый.
Не проверить состояние направляющей и седла, ограничившись заменой самого клапана.
Выставить зазор клапанов на глаз, без щупа и данных завода — и слишком тугой, и слишком свободный зазор одинаково вредны.
Собрать клапан с чужими сухарями — по числу или профилю канавок. Изношенные и неподходящие сухари дают вибрацию и усталостное разрушение клапана.
Не проверить положение поршней и метки ГРМ после ремонта, связанного с обрывом привода.

Частые вопросы о клапанах двигателя

Чем впускной клапан отличается от выпускного?

Впускной клапан обычно крупнее и сделан из менее жаростойкой стали — он работает с относительно холодным воздухом или смесью. Выпускной меньше, но проходит через него раскалённый отработавший газ, поэтому его делают из более жаропрочных сплавов, а на нагруженных моторах — ещё и полым, с натрием внутри для охлаждения.

Как понять, что клапан прогорел, а не забились маслосъёмные колпачки?

Изношенные колпачки дают сизо-голубой дым из выхлопной трубы и расход масла — особенно заметно на пуске после стоянки. Прогоревший клапан, наоборот, роняет компрессию именно в одном цилиндре — это видно на компрессометре или течеискателе, и обычно сопровождается пропусками зажигания в том же цилиндре.

Что будет, если клапан согнётся после обрыва ремня ГРМ?

На моторе, где открытый клапан заходит в зону хода поршня, погнутый клапан почти всегда означает разборку головки блока целиком: осматривают все клапаны этого ряда, направляющие и сёдла, а заодно и поршни — они тоже могли пострадать при контакте.

Нужно ли регулировать зазор клапанов, если стоят гидрокомпенсаторы?

Нет, гидрокомпенсатор поддерживает нулевой зазор сам и не требует ручной подстройки. Регулировка шайбами или винтами нужна только на моторах с механическим приводом клапанов, без гидравлических элементов.

Можно ли ставить любой клапан по размеру тарелки, не глядя на материал?

Нет. Одинаковые по размеру клапаны могут быть сделаны из разной стали и иметь разное покрытие фаски. На нагруженном или форсированном моторе дешёвый клапан из более простого сплава прогорает заметно быстрее оригинального.

Клапан двигателя

Всё о клапанах двигателя: виды, признаки износа, когда менять