Нагар на клапанах

Нагар на клапанах — очень вредное явление, которое снижает мощность двигателя, делает его работу нестабильной, а в совсем «запущенных» случаях даже может привести к полному выходу из строя системы газораспределительного механизма. Наиболее подверженными образованию нагара на клапанах являются двигатели с непосредственным впрыском. Это обусловлено их конструкцией. Однако и моторы с распределенным впрыском также подвержены ему, хотя и гораздо меньше.

В настоящее время удалить нагар с клапанов можно двумя методами — с их демонтажом и без него. Первый метод используют, когда количество нагара становится критичным, что приводит к снижению мощностных характеристик двигателя. Обычно эту процедуру выполняют в автосервисе, поскольку она достаточно сложная, и для ее выполнения необходимо наличие специального оборудования. Второй метод (без демонтажа) подразумевает использование специальных химических средств, с помощью которых можно избавиться от нагара. Однако подобные составы эффективны лишь в случае, когда количество нагара невелико, для сложных «запущенных» случаев они вряд ли подойдут.

Функции клапанов

Перед тем как перейти к вопросу о том, почему образовывается нагар на клапанах и как от него избавиться, необходимо вкратце остановиться на функциях, которые выполняют непосредственно клапана газораспределительного механизма (ГРМ). Это поможет в понимании процесса в дальнейшем. Итак, основная функция клапанов — в определенный момент времени закрыть камеру сгорания для того, чтобы из нее не вышла воспламененная топливовоздушная смесь. Именно она давит на поршень, который, в свою очередь, раскручивает коленчатый вал, что и обеспечивает нормальную работу двигателя.

Клапаны ГРМ бывают двух видов — впускные и выпускные. Через впускные клапана в двигатель попадает воздух или топливовоздушная смесь (это зависит от того, какой тип впрыска используется в двигателе, об этом немного позже). Выпускные же клапана необходимы для отвода выхлопных газов, которые образуются в результате горения в камере цилиндра.

Типы впрыска топлива в двигателях

Первый тип впрыска называется распределенный (обозначается английской аббревиатурой MPI). Алгоритм его действия заключается в том, что сначала топливо подается во впускной коллектор двигателя, где смешивается с воздухом. Далее полученная топливовоздушная смесь подается в цилиндры двигателя, где впоследствии и сжигается. При этом происходит так называемое ополаскивание клапанов упомянутой топливовоздушной смесью. Именно поэтому на клапанах нагар не образуется, так как его просто «сносит» в процессе прохождения смеси.

Со временем, конечно, и на таких клапанах может образоваться нагар, однако для зависит от других факторов. Во-первых, от времени. То есть, чем старше двигатель (или он давно не проходил капитальный ремонт и/или чистку клапанов) — тем вероятность образования нагара будет выше. Во-вторых, нагар в данном случае может быть спровоцирован неисправностью системы ГРМ, в частности, нагар образуется в случае, если через сальники клапанов протекает масло. Тогда оно будет закоксовываться, что и приводит к образованию нагара на клапанах.

Устройство двигателя с непосредственным впрыском GDI

Однако большому нагару на впускных клапанах больше подвержены двигатели с так называемым непосредственным впрыском (обозначается английской аббревиатурой GDI). Эти моторы являются более современными и совершенными по сравнению с MPI, однако одним из их недостатков является именно образование нагара на их рабочих клапанах ГРМ. Почему это происходит? Конструкция двигателя GDI подразумевает подачу топлива в цилиндры напрямую. Это реализуется тем, что форсунка находится непосредственно в блоке цилиндров. А через впускной коллектор подается только чистый воздух. Таким образом, смешивание топлива и воздуха происходит непосредственно в самом цилиндре двигателя.

Получается, что бензин подается в цилиндры, минуя клапана, а через них проходит только воздушный поток, который не в состоянии удалить (сжечь) топливный налет, который со временем образуется на корпусе клапанов. Это и является основополагающей причиной того, что на двигателях с непосредственным впрыском нагар на впускных клапанах образуется гораздо чаще. Современные автопроизводители знают об этой проблеме, и пытаются решить ее конструктивными схемами. Так, на многих двигателях топливная форсунка расположена ближе к головке блока, а иногда даже непосредственно в головке. Это позволяет увеличить вероятность постепенно сжигания налета, который впоследствии превращается в нагар. Однако, справедливости ради, стоит отметить, что такие решения помогают не очень хорошо.

Причины образования нагара на клапанах

Кроме конструктивных особенностей отдельных типов двигателей существуют также объективные причины, по которым образуется нагар на клапанах различных моторов. Так, к ним относятся:

• Некачественное топливо. К сожалению, во многих марках отечественного топлива (как бензина, так и дизеля) есть большое количество вредных примесей (сера, свинец и прочие). При сгорании топливовоздушной смеси часть этих веществ переходит в смолистое состояние, и оседают в этом виде на поверхности деталей системы ГРМ, в частности, на клапанах. В том случае когда вы заправляетесь топливом с большим количеством различных присадок, в том числе и фероцен либо другая окись железа, что добавляется для снижения детонации, нагар на клапанах будет не черного, а красного цвета.
• Попадание масла на клапана. Чаще всего такая неисправность наблюдается по причине того, что не справляются со своей функцией маслосъемные колпачки. Из-за этого моторное масло попадает вниз, а далее оседает и впоследствии пригорает на корпусе клапана. Это и является распространенной причиной, почему появляется черный нагар на клапанах.
• Работа системы EGR. Эта система предназначена для дожигания отработанных газов, используется на многих современных машинах. Не вдаваясь в подробности ее работы, стоит лишь упомянуть, что система возвращает во впускной коллектор некоторое количество выхлопных газов, в составе которых имеется нагар, то есть, смолистые отложения, сажа и так далее. Весь этот мусор может осесть на стенках, а также тарелке клапана системы ГРМ. Причем это не зависит от типа двигателя, поэтому необходимо понимать, что машины, оснащенные системой ЕГР более подвержены образованию нагара на клапанах.
• Временная составляющая. Любой двигатель внутреннего сгорания устроен таким образом, что на отдельных его деталях (не только клапанах) со временем образуются различного рода налеты. И чем больше пробег — тем больше вероятность образования подобных нагаров. Отличия в предрасположенности к этому состоят лишь в конструктивных особенностях тех или иных двигателей.

В целом же стоит отметить, что с появлением нагара на клапанах сталкивается большинство автолюбителей, особенно тех, кто эксплуатирует машину регулярно и ездит на ней большие расстояния. На начальном этапе это не вызывает больших проблем как для водителя, так и для двигателя. Однако важно вовремя диагностировать неисправность и предпринять соответствующие действия по их устранению.

Чем опасен нагар на клапанах

Ситуация, когда возникает нагар на клапанах, в общих чертах носит следующие неприятности… Это приводит к тому, что снижается площадь поперечного сечения проходных каналов для воздуха или топливовоздушной смеси, что приводит к работе двигателя не в оптимальном режиме. То есть, возникает ситуация, когда мало воздуха. Это естественным образом приводит к частичному и даже полному выходу из строя системы газораспределительного механизма. А это в свою очередь грозит потерей мощности двигателя вплоть до полного его отказа работать (в самых «запущенных» случаях, когда количество нагара уже действительно критично).

Что касается симптомов нагара на клапанах, то их существует несколько штук. Но сразу нужно оговориться, что перечисленные ниже ситуации могут происходить и по другим причинам, поэтому в первую очередь необходимо провести комплексную диагностику двигателя (в частности, с помощью сканера ошибок считать информацию о них с электронного блока управления двигателем). Итак, к упомянутым симптомам относится:

• Плавающие обороты холостого хода. Эта ситуация возникает по причине того, что в двигатель поступает меньшее количество воздушной массы, чем положено для создания топливовоздушной смеси с оптимальными для конкретного двигателя параметрами. Все это в совокупности приводит к тому, что холостые обороты «плавают», двигатель работает на очень низких оборотах, вплоть до самопроизвольной остановки.
• Рывки при разгоне машины. Причина этого также заключается в малом количестве воздуха, поступающей в двигатель. Мотору мало того количества воздуха и топлива, которое поступает в него для быстрого набора оборотов. Внешне это проявляется как потеря динамических (разгонных) характеристик автомобиля, то есть двигатель начинает «тупить».
• Потеря мощности. Тут ситуация аналогична предыдущему пункту. Однако она выражается не в потере скорости, а в неправильной работе двигателя в ситуации, когда машина загружена. Например, если автомобиль раньше без проблем ехал в гору при полном салоне и еще грузом в багажнике, то при обернутых в нагар клапанах это может стать для него проблемой.
• Замирание клапана. При большом количестве нагара на корпусе клапана (неважно, где именно) может возникнуть ситуация, когда он как бы замирает на одном месте, и практически не функционирует. По сути у вас тогда попросту будет нерабочим один цилиндр. Это также приводит к потере мощности. Однако еще это опасно тем, что существует вероятность, клапан столкнется с поршнем, что чревато очень сложным и дорогостоящим ремонтом.
• Ухудшение охлаждения. Дело в том, что сам нагар (сажа) имеет низкую теплопроводность, что приводит к возникновению ситуации, когда ухудшается охлаждение камеры сгорания. Соответственно, может значительно повыситься температура работы двигателя, что выливается в значительную нагрузку на систему охлаждения. Что касается последней, то иногда автолюбители вместо черного нагара наблюдают белый нагар на клапанах. Этот факт может быть вызван тем, что в двигатель попадает антифриз (тосол) из-за утечек как раз в системе охлаждения. В случае смешивания масла с антифризом в двигателе возникает наличие белой сметанообразной массы, которая и попадает в том числе на поверхность корпуса клапана. Соответственно, кроме устранения нагара на клапанах необходимо искать причину повреждения элементов системы охлаждения двигателя.
• Прогорание клапанов. Эта ситуация аналогична предыдущему пункту. Вследствие того, что клапан из-за большого количества нагара на его корпусе находится в одном замершем положении, происходит разгерметизация камеры сгорания двигателя. Из-за этого уменьшается мощность двигателя и падает значение его компрессии. При длительной эксплуатации машины в таком режиме ситуация усугубляется тем, что в разгерметизированной камере в момент воспламенения горящая топливовоздушная смесь огибает (обволакивает) клапана, что постепенно приводит к их прогоранию, то есть, полному выходу их выходу из строя.

В более редких случаях из-за нароста нагара может уменьшиться объем камеры сгорания, что также способствует уменьшению мощности двигателя в целом. Однако такая ситуация также способствует возникновению такого неприятного и вредного явления как детонация двигателя.

Перечисленные симптомы засорения клапанов сажей более характерны для уже упомянутых в предыдущем разделе двигателей с непосредственным впрыском топлива. Поэтому владельцам автомобилей с такими моторами необходимо проводить периодическую диагностику состояния двигателя для устранения подобной неисправности.

Нагар на клапане может не просто снизить компрессию в цилиндре, но и полностью ее нивелировать. И при этом достаточно образование совсем небольшого количества нагара. В частности, при разборке двигателя и демонтаже клапанов можно увидеть, что на фаске клапана достаточно образования буквально 1…2 мм нагара для полной потери компрессии. Однако это можно увидеть лишь при разборке двигателя. Либо запуске в цилиндр специальной диагностической камеры.

Как проверить герметичность клапанов

Если было выявлено большое количество нагара на клапанах, то среди прочего имеет смысл проверить их герметичность. В том числе это имеет смысл делать после выполнения капитального ремонта двигателя, а также после притирания клапанов. Для этого необходимо демонтировать всю головку блока цилиндров с тем, чтобы обеспечить нормальный доступ к клапанам. Кроме этого, необходимо демонтировать распределительный вал и оси коромысел также должны быть сняты. Это обеспечит положение, когда все клапана будут в закрытом состоянии. Также необходимо демонтировать впускные и выпускные коллектора, чтобы обеспечить доступ к их колодцам. Существует два способа проверки — один не совсем корректный, а второй — более полный и правильный.

Проверка клапанов на герметичность метод первый

Следует положить головку на бок таким образом, чтобы отверстия колодцев, куда подсоединяются упомянутые коллектора, были направлены вверх. Соответственно, клапана будут находиться в горизонтальной плоскости. Далее нужно поочередно в эти отверстия необходимо заливать бензин (а лучше всего керосин, он лучше протекает), и смотреть за тем, чтобы из-под клапанов он не просачивался. Это является залогом герметичности клапана. Если же бензин сочиться — значит, клапан необходимо ремонтировать (притирать). При этом необходимо с помощью компрессора (пистолета) осушить выходы клапанов с тем, чтобы обеспечить наглядность появления бензина на выходе клапана. Однако этот метод не способен выявить просачивание газов под нагрузкой. Кроме этого, такой метод проверки сложен для двигателей, оснащенных системой EGR. Обычно на одном или нескольких цилиндрах имеется специальный клапан, через который бензин попросту выльется из колодца.

Диагностика плотного прилегания клапана метод второй

Головку блока цилиндров необходимо расположить «вверх ногами», то есть, таким образом, чтобы выходы клапанов были сверху, а отверстия колодцев коллекторов были сбоку. Далее нужно налить небольшое количество бензина в полость выхода клапанов. Далее с помощью компрессора подать в боковой колодец струю сжатого воздуха. Причем подавать в отверстия как впускного, так и выпускного коллектора. Если клапана герметичны, то под такой нагрузкой воздух из-под них не будет просачиваться. И соответственно, если герметичность нарушена, то из-под клапана в бензин будет просачиваться некоторое количество воздуха, что будет визуально видно по пузырькам, которые направлены в бензине вверх. Данный метод является очень эффективным и позволяет легко диагностировать соответствующую поломку.

Как очистить нагар на клапанах

Очистку клапанов от нагара нужно выполнять периодически и регулярно. И делать это желательно, не дожидаясь, когда количество сажи будет критичным. В настоящее время существует два общих метода по устранению нагара на клапанах — без разборки и с демонтажом впускного коллектора. В первом случае это делается при помощи специальных химических составов, во втором — в специальных автосервисах, имеющих соответствующее оборудование. Однако необходимо понимать, что при помощи упомянутых очистителей можно избавиться лишь от незначительного количества нагара, или использовать эти средства в профилактических средствах. Если же количество сажи критично, то никакие средства для чистки нагара на клапанах не помогут, и необходимо обратиться за помощью на станцию технического обслуживания.

Но как убрать нагар на клапанах? В идеале для удаления нагара необходимо демонтировать головку блока цилиндров, и в частности, клапана. Это обеспечит их качественную очистку. Что касается отмывания нагара от их поверхности, то для этого используют специальные средства, предназначенные для этого. В особо тяжелых случаях используют точило и даже токарные станки (если нагар «закаменел»). Однако такими процедурами, как правило, занимаются мастера в автосервисах в силу их сложности и необходимости использования дополнительного оборудования. Рядовым же автовладельцам можно порекомендовать лишь специальные химические средства.

Средства для чистки нагара на клапанах

Многих автовладельцев интересует вопрос о том, чем отмыть нагар на клапанах? В настоящее время существует ряд химических средств, предназначенных непосредственно для удаления такого нагара. Как правило, это присадки, добавляемые в топливо. Они смешиваются с бензином, и в процессе сгорания вместе с топливовоздушной смеси размягчают этот состав, способствуя его сжиганию вместе с топливом. Среди таких присадок особой популярностью у автовладельцев пользуются:

• Очиститель клапанов от Liqui Moly Ventil Sauber. Присадка предназначена для добавление в бензин при очередной заправке. Может быть использована с любым видом бензинов. Функция присадки заключается в удалении отложений, образованных на клапанах, форсунках, карбюраторе и других элементах впускного тракта. Также защищает перечисленные элементы от воздействия коррозии. Может быть использована с двигателями с каталитическими нейтрализаторами и турбонаддувом. Реализуется в баллончике объемом 250 мл, который рассчитан на растворение в 75 литрах топлива. Артикул такой упаковки — 1989. Ее цена по состоянию на зиму 2018/2019 годов составляет порядка 470 рублей.
• Очиститель клапанов и системы питания HI-GEAR FUEL SYSTEM & VALVES CLEANER. Еще одно популярное у автолюбителей средство. Очень хорошо чистит не только клапана, но и другие элементы системы питания. Может использоваться с любыми бензиновыми двигателями, в том числе, оснащенных катализаторами и турбокомпрессорами. Средство предназначено для двигателей объемом до 2,5 литров. Рекомендуется использовать как профилактическое средство через каждые 3000 тысячи километров пробега. Реализуется в двух разных банках — объемом 295 мл и 325 мл. Объема второй банки (325 мл) хватает для разбавления в 40 литрах бензина. Артикулы этих упаковок — HG3235 и HG3236. Цены соответственно — 440 рублей и 530 рублей.
• Чистка двигателя без разбора MITSUBISHI SHUMMA ENGINE CONDITIONER. Это средство специально создано специалистами известного японского автопроизводителя Мицубиси для автомобилей этой торговой марки, оснащенных двигателями с непосредственным впрыском топлива (GDI). Рекомендуется использовать данное средство в качестве профилактического через каждые 100 тысяч километров пробега. Однако учитывая, что данные рекомендации приведены для японских условий, то для отечественных дорог и бензина этот интервал необходимо значительно сократить. Средство представляет собой пенный очиститель, с помощью которого необходимо обрабатывать внутренние рабочие поверхности элементов топливной системы. Подробная инструкция приведена на упаковке (в частности, работать нужно при холодном двигателе!). Отзывы о средстве весьма положительные. Реализуется в баллончике объемом 250 мл. Артикул такой упаковки — MZ100139EX. Ее цена на указанный выше период составляет порядка 1300 рублей.

• Очиститель нагара клапанов Wurth. Как и предыдущее, это средство является пенным моющим составом, с помощью которого моют загрязненные поверхности элементов топливной системы автомобиля. Позволяет выполнять чистку без разбора двигателя. Так, для этого нужно лишь отсоединить несколько шлангов. Подробная инструкция указывается в описании к препарату. Обратите внимание, что данное средство можно использовать лишь в сочетании с распылительным зондом. Одного баллона хватает для обработки четырехцилиндрового двигателя, а двух баллонов — для обработки шести- и восьмицилиндровых моторов.

Также кроме фабричных средств нагар с клапанов можно удалить при помощи ортофосфорной кислоты. Можно использовать не чистый ее состав, а разбавленный. Она отлично удаляет различные отложения, поэтому хорошо справится и с нагаром. Проверено автолюбителями на практике! Интересно, что в составе популярного напитка Coca-Cola также в небольшом количестве имеется ортофосфорная кислота, поэтому его также можно использовать для отмывки загрязнения.

Профилактические меры

Многим автолюбителям будет полезно знать, какие меры необходимо предпринимать для того, чтобы минимизировать время, через которое на клапанах появляется нагар. На самом деле такие рекомендации существуют и они достаточно простые. Но здесь важно понимать, что профилактические меры актуальны лишь для двигателей с непосредственным впрыском топлива. Для распределенного же впрыска профилактика практически бесполезна, поскольку там и так скорость образования налета ничтожна. И так, для профилактики необходимо:

• Заправляться качественным топливом. В частности, топливом без примесей серы или других вредных химических элементов (или с их допустимым малым количеством). Как указывалось выше, при сгорании топливовоздушной смеси существует риск того, что эти элементы в качестве нагара останутся на элементах ГРМ, и на клапанах в том числе. Современные отечественные производители автомобильного топлива зачастую злоупотребляют количеством присадок в нем, которые предназначены для поднятия октанового числа бензина. Однако зачастую такие присадки при сгорании образуют большое количество сажи, которая и откладывается в том числе на клапанах.
• Регулярно заливать качественное масло. Это требование косвенно по отношению к нагару на клапанах. Однако если при повреждении маслосъемных колпачков или других неисправностях некачественное масло (с примесями, твердыми механическими элементами в его составе) будет попадать на стенки клапанов, то возникает риск его закоксовывания и превращения в нагар. Существуют так называемые малозольные масла, в составе которых, как понятно из названия, содержится малое количество химических элементов, которые при сгорании образовывают золу. Однако такие масла подходят не для всех двигателей! Соответственно, их нужно использовать только в тех силовых агрегатах, которые предназначены для соответствующих смазок (в частности, это современные двигатели внутреннего сгорания, которые соответствуют жестким экологическим нормам). Дополнительную информацию о том, какие масла можно использовать в конкретном автомобиле, можно прочитать в его мануале или технической документации. В целом же, необходимо с указанной автопроизводителем периодичностью (или даже чаще) менять моторное масло. Если вы по каким-либо причинам воспользовались некачественным или неподходящим для двигателя моторным маслом, то имеет смысл промыть его масляную систему перед заливанием нового смазочного состава.

• Регулярно проверять наличие нагара на клапанах. Без демонтажа впускного коллектора сделать это можно с помощью электронного эндоскопа для смартфона. Это устройство представляет собой миниатюрную камеру диаметром около 4…10 мм (есть разные варианты, и больше и меньше), подключаемую к смартфону на длинном гибком проводе. Она позволяет увидеть внутреннюю поверхность различных узлов в двигателе автомобиля, например, наличие нагара на клапанах, состояние стенок цилиндров, состояние внутренних стенок бензобака и так далее. Проверку с помощью эндоскопа на наличие нагара необходимо выполнять приблизительно через каждые 80…100 тысяч километров пробега. Или даже чаще, особенно при наличии перечисленных выше симптомов данной неисправности.
• Регулярно менять топливные и масляные фильтры. Они в некоторой степени способствуют тому, чтобы задержать в их корпусах химические элементы, которые впоследствии превращаются в нагар или сажу. Также имеет смысл следить за состоянием системы охлаждения двигателя с тем, чтобы моторное масло сильно не загустевало и имело нормальную прокачиваемость и фильтруемость.

Существует еще один весьма спорный совет, касающийся того, как предотвратить образование нагара на клапанах двигателя внутреннего сгорания. Его смысл заключается в том, чтобы периодически ездить на машине при высоких оборотах и высокой же температуре двигателя. Такой экстремальный режим позволит избавиться от некоторой части нагара просто за счет того, что он выгорит. Однако тут есть ряд тонкостей. Первая заключается в том, что так можно поступать на машинах с двигателями с распределенным впрыском. Для непосредственного впрыска такой подход не имеет никакого смысла. Вторая тонкость заключается в том, что это действительно профилактическая мера, и она может помочь лишь на начальном этапе, когда количество нагара на корпусе клапана невелико. Если же это количество значительно, то экстремальный режим езды на автомобиле в данном случае не поможет, и для удаления нагара необходимо применять другие меры.

Заключение

Нагар на клапанах — это достаточно неприятное явление, которое может повлечь за собой выход из строя важных и дорогостоящих элементов двигателя автомобиля. Независимо от типа и конструкции мотора, все же нагар со временем появляется на всех клапанах. Это лишь вопрос времени и пробега машины. Однако наиболее подвержены этому явлению двигатели с непосредственным впрыском топлива (GDI). Поэтому необходимо периодически проверять наличие нагара, и при возможности удалять его. Также имеет смысл периодически использовать специальные присадки, задачи которых состоят как раз в очистке клапанов. Однако использовать их имеет смысл именно для предотвращения появления нагара, а не удаления его. В особо «запущенных» случаях чистка нагара возможна только на станциях технического обслуживания автомобилей.