Стук клапанов двигателя: причины и способы устранения проблемы

Стук клапанов двигателя: причины и способы устранения проблемы

Двигатель внутреннего сгорания – непростое механическое устройство. В процессе работы он подвергается воздействию высоких температур, вибрации. Внутренние детали вращаются и совершают высокочастотные поступательные движения. Каждый элемент ДВС подвергается большим нагрузкам, поэтому со временем при работе мотора возникают внештатные звуки. Статья расскажет, почему появляется стук клапанов в двигателе и как поступить в такой ситуации.

• Как устроены клапаны двигателя
• Как определить, что стучат именно клапаны
• Каковы основные причины стука клапанов
• Что делать, если стучат клапаны

Конструкция клапанов двигателя

Механизм привода клапанов – это часть более крупного газораспределительного механизма (ГРМ). По конструкции ГРМ может быть с верхним или с нижним расположением клапанов. В современных двигателях чаще применяется первая схема.

Посредством клапана в цилиндр напрямую подается топливовоздушная смесь в точной дозировке. Также может осуществляться подача просто воздуха. Выпуск отработавших газов из цилиндра происходит аналогично при помощи клапана. Поэтому четырехтактный двигатель внутреннего сгорания должен иметь на каждый цилиндр минимум два клапана, чтобы реализовывался принцип его работы.

По прямому назначению клапаны можно поделить на два вида:

• впускной клапан;
• выпускной клапан.

Частью клапана является его тарелка. Конструкция современных двигателей такова, что клапаны расположены в головке блока цилиндров (сокращенно ГБЦ). Место контакта клапана и ГБЦ называется седлом клапана. Седло изготавливают из стали или чугуна и запрессовывают в ГБЦ.

Чтобы цилиндр наполнялся топливно-воздушной смесью или воздухом максимально эффективно, тарелка впускного клапана должна превышать тарелку выпускного по диаметру. Это главное отличие между впускными и выпускными клапанами. Благодаря большему диаметру тарелки впускной клапан наполняет цилиндр воздухом или топливной смесью более качественно.

Однако есть причины для увеличения диаметра тарелки и выпускного клапана. К примеру, это улучшает очистку цилиндров от продуктов горения. Однако нельзя увеличивать диаметры тарелок обоих клапанов до бесконечности – они должны поместиться в геометрические размеры камеры сгорания, расположенной в головке блока цилиндров.

Читайте также!

Во время работы клапаны мотора подвергаются большим нагрузкам как по механическим параметрам, так и по температуре. По этой причине изготавливают их из специальных сплавов, способных противостоять высокой температуре и механическому разрушению. Особо усиливают кромку тарелки, да и ей самой придают дополнительную механическую прочность при помощи напыления из керамики. Впускной клапан имеет обычно стержень из цельного куска металла, а вот стержень выпускного содержит внутри полость с натрием. Это обеспечивает ему повышенную теплопроводность для быстрого отведения тепла от тарелки клапана.

Поверхность прикосновения тарелки клапана к блоку цилиндров называется фаской. В этом месте очень нежелательно образование нагара. Чтобы предотвратить такое явление, а также более равномерно распределить тепло, в конструкции механизма клапанов применяется определенное инженерное решение. А именно клапан вращается во время работы двигателя.

В настоящее время чаще всего используются ДВС с четырехклапанной схемой. То есть каждый цилиндр такого мотора имеет два впускных и два выпускных клапана. Когда клапан на впуске опускается, открывается кольцевой проход между седлом и тарелкой. Через этот проход осуществляется наполнение цилиндра топливно-воздушной смесью или просто воздухом. Площадь сечения прохода напрямую влияет на скорость наполнения цилиндра и, как следствие, на производительность мотора.

Кроме вышеописанной схемы, встречаются двух-, трех- и пятиклапанные. У двухклапанной системы один впускной и один выпускной клапан в каждом из цилиндров. Трехклапанная содержит два впускных и один выпускной. Если клапанов пять, три служат для впрыска и два для выпуска отработавших газов. Количество клапанов определяется размером камеры сгорания в конкретном двигателе, типом привода клапанов. Также число клапанов зависит от форсированности ДВС и других показателей.

Клапан открывается за счет нажатия на его стержень. Осуществляет это нажатие привод. Таким образом посредством привода клапана происходит передача усилия от распределительного вала. В современных двигателях реализовано две основных схемы привода: передача движения от гидравлических толкателей или привод, базирующийся на роликовых рычагах.

Закрывается клапан посредством пружины, подобранной по жесткости. Благодаря давлению пружины тарелка клапана герметично перекрывает каналы впуска и выпуска. Для удержания клапана на стержне служат сухари и тарелка клапанной пружины. Однако двигатель в работающем состоянии, особенно при нагрузке, способен вызывать на клапанах резонансные колебания. Для борьбы с этим эффектом устанавливают две пружины, витки которых имеют разное направление.

Как определить, что стучат именно клапаны двигателя

Иногда водитель слышит стук из-под капота. Определить источник и причину этого шума может только квалифицированный в автоделе человек. Далеко не факт, что стук издают клапаны, ряд других деталей тоже создают подобные звуки.

Автолюбитель с небольшим опытом в ремонте машин вряд ли сможет правильно установить поломку, руководствуясь издаваемыми автомобилем стуками и шумами. Необычные звуки могут исходить от подшипников, коленвала, ремня и клапанов. Если последние неисправны, то работа мотора сопровождается четким и легко слышимым невооруженным слухом звуком с характерным металлическим постукиванием.

У стука клапанов есть одна характерная черта – обороты двигателя никак не влияют на этот звук. И при малых оборотах, и при нажатии на педаль газа звук будет одинаковым.

Среднестатистическому водителю будет сложно только по звуку сделать вывод о неисправности клапана. Однако в принципе диагностику этого узла своими силами провести возможно. Для успешного определения неисправной детали нужно:

• открыть капот;
• открутить крышку горловины, через которую заливают масло в двигатель;
• запустить мотор и тщательно прислушаться.

Нарастание интенсивности стука позволит сделать уверенный вывод, что дело в клапанах.

Альтернативный способ диагностики заключается в использовании стетоскопа. С помощью него нужно исследовать зону неестественного шума в двигателе.

Читайте также!

Данная последовательность действий лишь приблизительная. Ей можно воспользоваться, если нужно определить поломку вдали от СТО, например в дороге. Конечно, лучше доверить диагностику профессионалам. Игнорировать подобную неисправность очень опасно. Возможные последствия езды со стуком клапанов – поломка самих деталей и нарушения в работе системы ГРМ, увеличение расхода масла и топлива вкупе со снижением мощности и даже выход из строя мотора.

Есть простая закономерность – чем больше времени водитель игнорирует проблему неисправных клапанов, тем в итоге дороже и сложнее окажется ремонт. Поэтому, если во время прогрева мотора или ускорении машины появился стук с металлическим эффектом, лучше немедленно отдать авто на диагностику на СТО или поставить в гараж.

Основные причины стука клапанов

Причины стука клапанов самые разнообразные. Про каждую из них нужно говорить отдельно. Все без исключения ДВС имеют распределительный вал, расположенный сверху. Благодаря наличию толкателей на этом валу осуществляется работа клапанов. Определим основные причины, по которым стучат эти детали:

• Нарушение зазора толкатель-клапан. На заводе во время сборки производится настройка расстояний между клапанами и стержнями. Если эта величина изменяется в процессе эксплуатации, то клапаны начинают стучать с характерным металлическим звуком. Шум хорошо слышен и на холостых оборотах.
• Экономия на горючем. Встречается ситуация, когда владелец авто экономит за счет покупки низкокачественного топлива. Последствия такого поведения плачевны. Топливо, не соответствующее типу двигателя, вызывает детонацию и, как следствие, повреждение клапанов.
• Низкое давление масла в момент разгона. Иногда стук клапанов появляется только при нажатии на педаль газа при движении. Причиной этого является малое давление масла в системе смазки мотора, что не дает ему увеличить обороты.
• Ремень ГРМ в случае неточной установки или при нарушившемся положении тоже может вызывать стук.

Очень часто клапана стучат по вполне банальной причине – износ в процессе эксплуатации. То есть их нужно просто заменить вследствие выработки ресурса.

Причины стука клапанов на холодном или горячем двигателе

Во время диагностики рекомендуется зафиксировать температуру мотора, при которой проявляется стук клапанов. В некоторых ситуациях шум возникает только в одном тепловом состоянии двигателя. Эта дополнительная информация может быть очень полезной для более точной диагностики.

Стук клапанов на холодном двигателе

Одна из причин для беспокойства – шум двигателя во время прогрева. То есть стук под крышкой клапанов присутствует только до момента выхода на рабочую температуру. У специалистов есть достаточно точное объяснение этого процесса. Дело в том, что у авто со значительным пробегом все узлы и агрегаты, в особенности двигатель, имеют большой процент износа. Износ проявляется в виде увеличившихся по сравнению с заводскими зазорах между деталями. Именно эти зазоры и вызывают шум при работе в холодном состоянии. По мере разогрева происходит расширение металла, зазоры становятся меньше, и стук проходит.

Стук на холодном двигателе может возникать в случае, когда не в норме зазор в паре толкатель – кулачок. В теплом состоянии этот зазор еще некритичен, а в холодном уже проявляется нештатным звуком.

Читайте также!

Вышеизложенная информация совсем не значит, что если двигатель стучит только на холодную, то и реагировать водителю не стоит. Как раз наоборот, это свидетельство опасных процессов, уже начавшихся внутри мотора. Кроме клапанов источником шума могут быть подшипники коленвала – шатунные и коренные. Если дело именно в них, устранять неисправность нужно очень быстро.

Стук клапанов на горячем двигателе

Двигатель может стучать в прогретом состоянии. Вызывают это явление несколько причин. Причем стук либо появляется при нагревании ДВС до некоторой температуры, либо сохраняется еще с момента запуска.

• Распределительный вал крепится к «постели» с помощью специального болта. Если этот болт откручивается в процессе работы или плохо закручен после ремонта, проявится стук распредвала клапанов.
• Недостаток масла может также вызывать постукивание клапанов. Особенно в горячем состоянии мотора.
• Масляный фильтр засорился и не может в полной мере пропускать поток масла через себя.

Поломка гидрокомпенсаторов также является источником возникновения шума. Некоторые причины стука могут быть устранены путем обычной регулировки того или иного узла. Другие же требуют ремонта в условиях профессиональной мастерской, трудоемкого и затратного финансово.

Стук клапанов при разгоне

С проблемой стучащего двигателя можно столкнуться в самом неподходящем месте, в дороге например. Решить ее прямо на обочине не получится. Первым делом в случае неожиданного стука лучше проверить уровень моторного масла. Зависимость между недостатком масла и повреждением деталей мотора известна многим водителям. Часто бывает, что при пополнении масла стук уходит.

Также неплохо обратить внимание на другие особенности работы силового агрегата: определить, усиливается ли стук клапанов при нагрузке двигателя и оценить интенсивность нарастания. При положительных ответах на эти вопросы подозрение падает на подшипники коленвала. И вот тут стоит остановиться. Продолжать движение с такой неисправностью чревато полным отказом ДВС.

После заливки топлива на АЗС с плохой репутацией можно тоже услышать постукивание под капотом. Если звук быстро затухнет, можно двигаться дальше. Бывает и так, что ездят со стуком десятки тысяч километров. Это допустимо, если не происходит изменения звука. При нарастании интенсивности посторонних шумов движение лучше прекратить.

Если же при ускорении машины клапаны стучат, существует лишь один способ решить проблему. Чтобы облегчить работу газораспределения в двигателе, нужно провести регулировку и чистку клапанов. Поговорим подробнее об этой процедуре.

Стук клапанов и гидрокомпенсаторы

В автомобилестроении давно установилось мнение об исключительной надежности гидрокомпенсатора как системы регулирования зазоров клапана. Если все системы двигателя находятся в исправном состоянии, волноваться о регулировке зазоров не нужно. Гидрокомпенсатор устроен просто – плунжер и корпус. Устанавливается он между клапаном и кулачком на распределительном валу. Это устройство функционирует благодаря давлению в системе смазки двигателя. Кулачок нажимает на плунжер и регулирует зазор.

Рассмотрим принцип работы гидрокомпенсатора более подробно:

• В начале цикла движения кулачка корпус гидрокомпенсатора сдвигается вниз, что приводит к совмещению его масляного канала и аналогичного устройства в блоке головки. Масло заполняет плунжер, избыточное давление выталкивает его. Плунжер занимает все возможное пространство между кулачком и торцом клапанного стержня. Благодаря шариковому клапану маслу преграждается путь оттока из корпуса. Тепловой зазор устранен, поэтому дальнейшее движение кулачка открывает клапан.
• Когда кулачок возвращается в начальное положение, давление масла становится одинаковым и шариковый клапан больше не препятствует оттоку масла. Избыток смазки уходит, и образовывается зазор между стержнем и кулачком.

Цикл этих действий повторяется при каждом обороте кулачкового механизма. Моторное масло служит эффективным рабочим телом благодаря низкому коэффициенту сжатия. Кроме того, смазываются все элементы ГБЦ. Однако есть минусы и у гидрокомпенсаторов. Но на сегодняшний день лучшего решения у машиностроения нет. Для корректной работы гидрокомпенсаторов нужно соблюсти ряд условий.

Перечислим самые распространенные неисправности, ответственные за возникновение стука в клапанах:

• Механический износ. Стук может появиться из-за износа самих гидрокомпенсаторов. Обычно эти детали служат 150–200 тыс. км. Это касается как дешевых, так и самых дорогих и качественных деталей. Чтобы устранить причину такого стука, нужно просто заменить гидрокомпенсаторы. Причем в случае ремонта надо менять весь комплект. Если же ремонт двигателя не подразумевает их замену, то при сборке нужно поставить каждый на свое место. Это обязательное и очень важное требование.
• Низкокачественное или отработанное масло. Вот еще одна причина менять масло согласно регламенту. По мере работы моторное масло становится менее вязким и больше подвержено сжатию. Поэтому оно с какого-то момента не может обеспечивать нормальную работу гидрокомпенсаторов. И, как следствие, появляется стук.
• Засорение масляных каналов плунжера или головки. Если долго использовать авто, не заботясь о замене масляного фильтра, проводящие каналы засоряются. В итоге падает давление масла и снижается пропускная способность каналов. Бывают настолько запущенные ситуации, что плунжер гидрокомпенсатора совсем заклинивает. Ремонт подразумевает промывку системы, замену масла и фильтра.
• Давление масла падает также в случае, когда засорен фильтр или сильно изношен масляный насос. Если давление низкое, гидрокомпенсатору недостаточно масла для нормальной работы. Зазор на клапане не убирается. Поэтому каждому автомобилисту нужно заботиться не только о замене расходников масляной системы, но и о профилактике и ремонте масляного насоса.

Читайте также!

Гидрокомпенсаторы являются неотъемлемой частью системы смазки. Все части этой системы неразрывно связаны. Поэтому важно следить за исправностью фильтра, насоса, своевременно менять масло и контролировать работу ГРМ. Самая частая причина стука клапанов как раз и заключается в неисправности системы смазки. Своевременное обслуживание и ремонт компонентов системы позволят продлить срок службы гидрокомпенсаторов и избавят от проблемы стука двигателя.

Как устранить стук клапанов

Если в пути от мотора начали исходить непонятные постукивания, первым делом нужно убедиться в нормальном уровне масла в двигателе. Когда масла недостаточно, даже исправный насос не сможет обеспечить смазывание всех необходимых узлов. Нормальным считается средний уровень масла.

Далее следует провести определенные тесты – посмотреть, есть ли стук клапанов на холостых оборотах, что происходит при нагруженном двигателе и во время разгона авто. Усиление шума явно указывает на износ подшипников коленвала.

Если цокот появляется после заливки топлива, можно смело считать его виновником неполадки. Со временем этот эффект пройдет и для двигателя он не критически опасен. Однако лучше впредь не заправляться на этой АЗС.

Что нужно предпринять для устранения стука в клапанах? Выше мы рассматривали, что в конструкции ДВС применяются два или четыре клапана на цилиндр. Также клапаны подразделяются на впускные и выпускные. Работа мотора происходит при высоких температурах. Поэтому металлические детали предсказуемо расширяются. В результате меняется зазор. В случае неправильной регулировки клапанов это чревато быстрым износом системы ГРМ. И двигатель существенно потеряет в мощности. Если зазор увеличится, клапаны будут открываться не полностью. Если зазор окажется слишком мал, произойдет подгорание клапанов и седел.

В случае отсутствия гидрокомпенсаторов в конструкции авто нужно каждые 25 тысяч километров пробега регулировать зазоры клапанов. Не лишним будет также производить очистку этих элементов, потому что в процессе работы на их поверхности образуется нагар. В итоге нормальная работа клапанов нарушается. Таким образом, условия стабильной работы авто и нормального расхода топлива – чистые клапаны и настроенный зазор.

Тепловой зазор можно отрегулировать. Как это сделать, рассмотрим на машине ВАЗ. Из инструментов нам понадобятся рожковые ключи и набор головок. Кроме того, необходимо иметь щуп толщиной 0,15 мм. Далее нужно выполнить следующие действия:

1. Установив КПП в нейтральное положение, подкладывают упоры под задние колеса.
2. Дают остыть мотору до 20 градусов Цельсия.
3. Откручивают болты, удерживающие клапанную крышку. Для этого нужен ключ на 10.
4. Шкив коленвала выставляют по меткам. Метка распределительного вала должна совпасть со стрелкой на крышке клапанов.
5. При помощи щупа регулируют зазоры шестого и восьмого клапанов. Традиционно клапаны начинают считать со стороны радиатора.
6. Проворачивают коленвал на пол-оборота.
7. Затем так же щупом настраивают клапаны четыре и семь. Далее коленвал нужно снова провернуть на половину оборота.
8. Выставляют зазоры клапанов номер три и один.
9. Затем регулируют второй и пятый клапаны.

В конце снова нужно проверить правильность выставления всех зазоров. Щуп должен входить в зазор с небольшим трением, но без значительных усилий. Нужно иметь в виду, что после затяжки контргаек зазор станет меньше. Категорически нельзя оставлять клапан в зажатом состоянии.

Самостоятельная регулировка не всегда помогает убрать стук. Если такое случилось, дальнейший ремонт лучше доверить СТО. Другие причины шума своими руками убрать вряд ли получится. Не исключено, что, несмотря на старание, не получится правильно выставить зазоры клапанов.

Важное уточнение – стук как в холодном, так и в горячем состоянии двигателя свидетельствует о серьезных неисправностях. При обнаружении такой проблемы лучше не откладывать визит на СТО. Во время ремонта очень легко ошибиться, что повлечет усугубление неполадок. Именно поэтому совсем не рекомендуется заниматься самостоятельным ремонтом клапанов новичкам.

Почему стучат клапаны двигателя: из практики автовладельцев

1. «Проблема решилась заменой масла». Имею опыт решения подобной проблемы. Пуск двигателя и холостые обороты не предвещали ничего плохого. При трогании на холодную – тоже ничего необычного. Однако стоило прогреться двигателю – небольшая нагрузка, и стук давал о себе знать. Звук был разной, меняющейся периодичности. Выяснилось, что забитый фильтр масла вызывал стук в гидрокомпенсаторах при высоких оборотах. То есть на малых оборотах поток масла еще был достаточным, при раскручивании засор в фильтре существенно ограничивал возможности системы смазки. Проблема ушла после замены расходников масляной системы – фильтра и жидкости. В настоящее время нет никаких проблем.
2. «Однажды просто заглох». Столкнулся в своей практике с одним нюансом. Резкое нажатие на педаль газа на стоящем авто или при разгоне вызывало стук клапанов. В пути из Москвы на скорости 130 км/ч внезапно заглох двигатель. При попытке старта на обочине выяснилось, что двигатель не крутится. Проверил ремень ГРМ, он без повреждений. Позже обнаружилось, что второй распределительный вал имеет цепной привод от первого вала. Виновником был неисправный натяжитель. Цепь слетела, и привода не было. Пришлось менять ГБЦ, потому что клапаны погнулись. Остановился на варианте б/у детали с авторазборки. Примечательно, что незадолго до происшествия была диагностика, не обнаружившая никаких серьезных проблем.
3. «Дело чаще всего в зазоре». Клапаны, вероятнее всего, стучат из-за зазора. На впуске он должен быть 0,36, на выпуске 0,6. При таких значения никакого звука быть не должно. Если клапан застучал так, что его слышно, значит, между проставкой и кулачком огромный зазор. Чтобы точно установить источник шума, нужно открутить крышку и вооружиться набором щупов. Также помогает при диагностике стробоскоп и газоанализатор. Такой перечень оборудования есть практически на любой СТО.
4. «Регулировка помогала на три дня». Любой узел ДВС может издавать посторонние звуки. Есть два источника шума – детонация и зазоры. Откуда берутся зазоры? Либо у деталей большой износ, либо плохое крепление. Например, стучит стартер, если затяжка его болтов ослабла. Постукивает двигатель о кузов, если нарушено штатное крепление. С регулировкой зазоров в клапанах справится любой опытный водитель. Однажды появился стук в клапанах моей машины. Периодичность его была ниже, чем когда есть детонация. После проведенной регулировки стук клапанов не проявлялся лишь 3 дня, а затем начался снова. Гипотеза о люфте направляющих не подтвердилась. Тогда обратил внимание на коромысла – там и обнаружил выработку от вала распределителя. Месяцем ранее менял моторное масло. Послушал советчиков и использовал средство «РУМЕТ». Вот именно он и засорил каналы в коромыслах.
5. «Рисковать не хотелось». Поделюсь своей историей ремонта клапанов. Случилось это перед зимой. Когда все наладилось, испытал истинное удовольствие ехать в авто под чистый звук мотора. Чем-то он напомнил мне урчание котенка. А вот стук, наоборот, как гвоздем по сердцу. Что примечательного в моей истории? Неисправные клапаны выявились легко. На клапанной крышке над этими элементами был белый налет. Гипотетически от прорывавшихся газов. Выяснилось, что эти клапаны имели зазор 0,4, поэтому и был стук. До сих пор не знаю причину, двумя годами ранее собственноручно все проверил и отрегулировал. Возможно, просто допустил ошибку.
6. «Просто поменял марку бензина». Вдруг застучал мой двигатель. Сразу подозрение пало на бензин. Предположение подтвердилось. На той же АЗС сегодня залил не 95-й, а 97-1 супер. Вернее, подмешал новый бензин в старый, которого еще было половина бака. И сразу почувствовал разницу – детонация почти прекратилась. Один раз проскочило, но решилось поднятием оборотов. Поэтому теперь уверен, что во всем виноват плохой бензин.
7. «Есть один интересный момент». Некачественный бензин – часто виновник стука клапанов. Однако нужно учесть особенности двигателя. Если регулировка зазоров осуществляется с помощью шайб, самостоятельно туда лезть не стоит. В случае гидрокомпенсаторов есть нюанс. Бывали случаи, что компенсаторы залипали при очень бережной и редкой езде, особенно когда рокеры сильно изношенны. Устраняется просто – нужно устроить ДВС 30-километровый пробег при большой нагрузке. И этого достаточно!

https://rad-star.ru/pressroom/articles/stuk-klapanov-dvigatelya/