Причины стука клапанов двигателя и эффективные методы его устранения

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой сложное механическое устройство. Во время работы он подвергается высоким температурам и вибрациям. Компоненты двигателя вращаются, а также выполняют высокочастотные поступательные движения. Все детали ДВС испытывают значительные нагрузки, из-за чего со временем могут возникать посторонние звуки. Эта статья освещает причины появления стука клапанов в двигателе и рекомендации по дальнейшим действиям.

Конструкция клапанов двигателя

Клапанный механизм является составной частью более обширного газораспределительного механизма (ГРМ). ГРМ может быть выполнен с клапанами, расположенными как сверху, так и снизу. В современных моторах чаще используется первый вариант.

Клапан отвечает за подачу топливовоздушной смеси в цилиндр в нужном количестве, а также за выпуск отработанных газов. Для того чтобы четырехтактный двигатель мог функционировать должным образом, на каждый цилиндр необходимо не менее двух клапанов.

Клапаны можно классифицировать по их назначению на два основных типа:

• впускной клапан;
• выпускной клапан.

Ключевой частью клапана является его тарелка. В современных двигателях клапаны размещаются в головке блока цилиндров (ГБЦ). Точка соприкосновения клапана с ГБЦ называется седлом, которое изготавливается из стали или чугуна и в pressуется в блок.

Для оптимального заполнения цилиндра топливно-воздушной смесью или воздухом диаметр тарелки впускного клапана должен быть больше, чем у выпускного. Это является главным отличием между ними. Благодаря большему диаметру впускной клапан более эффективно наполняет цилиндр.

Тем не менее, существуют причины, по которым диаметр тарелки выпускного клапана также может быть увеличен, например, для улучшения удаления остатков сгорания из цилиндров. Однако увеличивать размеры тарелок можно только в пределах, позволяющих им разместиться в камере сгорания, расположенной в головке блока цилиндров.

Клапаны двигателя подвергаются значительным механическим и тепловым нагрузкам. Поэтому они изготавливаются из специальных сплавов, устойчивых к высоким температурам и механическим повреждениям. Кромка тарелки клапана особенно усиливается, а сама тарелка получает дополнительную прочность за счет керамического напыления. Впускной клапан обычно имеет стержень из цельного металла, тогда как стержень выпускного клапана полый и заполнен натрием, что улучшает отвод тепла.

Место, где тарелка клапана соприкасается с блочной частью цилиндра, называется фаской. Образование нагара в этой зоне нежелательно. Для предотвращения этого явления и более равномерного распределения тепла в конструкции клапанного механизма предусмотрено, что клапан вращается во время работы двигателя.

Современные двигатели чаще всего используют четырехклапанную схему, где по два впускных и два выпускных клапана приходятся на каждый цилиндр. Когда впускной клапан опускается, открывается кольцевой проход между седлом и тарелкой, позволяя цилиндру заполняться топливно-воздушной смесью или воздухом. Площадь сечения этого прохода непосредственно влияет на скорость наполнения цилиндра и на производительность двигателя.

Существуют также двух-, трех- и пятиклапанные системы. В двухклапанном варианте каждый цилиндр имеет один впускной и один выпускной клапан; в трехклапанном — два впускных и один выпускной; в пятиклапанном — три клапана для впрыска и два для выпуска отработанных газов. Количество клапанов определяется размерами камеры сгорания в конкретном двигателе, типом привода клапанов, а также параметрами форсирования ДВС.

Клапан открывается за счет давления на его стержень приводом, который передает движение от распределительного вала. В современных двигателях реализованы две основные схемы привода — через гидравлические толкатели или с использованием роликовых рычагов.

Закрытие клапана происходит благодаря пружине, подобранной по жесткости. Давление пружины позволяет тарелке клапана плотно закрывать впускные и выпускные каналы. Для удержания клапана на стержне используются сухари и тарелка клапанной пружины. Тем не менее, в работающем двигателе, особенно под нагрузкой, могут возникать резонансные колебания клапанов. Для уменьшения этого эффекта устанавливаются две пружины с винтовыми направлениями, отличающимися друг от друга.

Как определить, что стучат именно клапаны двигателя

Иногда водители замечают посторонние звуки под капотом. Определить источник и природу этого шума может только специалист в области автомобилей. Не обязательно, что звуки исходят от клапанов; многие другие элементы также могут создавать подобные звуки.

Водителям с ограниченным опытом в автотехнических вопросах сложно диагностировать неисправности, слушая звуки автомобиля. Причиной необычных звуков могут быть подшипники, коленвал, ремень или клапаны. В случае неисправности последних работа двигателя будет сопровождаться отчетливым металлическим постукиванием, которое легко слышно невооруженным ухом.

Одной из характерных особенностей стука клапанов является то, что этот звук не изменяется в зависимости от оборотов двигателя. Как на высоких, так и на низких оборотах звук остается прежним.

Обычному водителю сложно по звуку установить наличие неисправности клапана. Тем не менее, диагностику этого узла можно провести самостоятельно. Для точного определения неисправности необходимо:

• открыть капот;
• снять крышку масляной заливной горловины;
• запустить двигатель и внимательно прислушаться.

Увеличение громкости стука позволит уверенно утверждать, что проблема связана с клапанами.

Другой способ диагностики — использование стетоскопа, который помогает детально прослушать область, где слышен неестественный шум в двигателе.

Эта последовательность действий является предварительной. Ею можно воспользоваться, чтобы выявить неисправность в дороге, вдали от станции технического обслуживания. Однако лучше всего доверить диагностику профессионалам. Игнорировать неисправность крайне опасно, так как последствия езды со стуками клапанов могут включать в себя повреждение самих деталей, нарушение работы ГРМ, увеличение расхода масла и топлива, а также снижение мощности двигателя и его возможное разрушение.

Существует простое правило: чем дольше водитель игнорирует проблему с клапанами, тем более затратным и сложным в итоге оказывается ремонт. Поэтому, если во время прогрева двигателя или при ускорении машины появляется металлический стук, стоит немедленно обратиться на диагностику на сервис или убрать автомобиль в гараж.

Основные причины стука клапанов

Причины стука клапанов могут быть разнообразными, и о каждой из них стоит поговорить отдельно. Все двигатели внутреннего сгорания имеют распределительный вал, находящийся сверху. Работу клапанов обеспечивает система толкателей, расположенная на валу. Рассмотрим основные причины появления стуков:

• Несоответствие зазора между толкателем и клапаном. При сборке автомобиля на заводе осуществляется настройка расстояний между клапанами и стержнями. Если эти показатели изменяются в процессе эксплуатации, появляется стук, который четко слышен даже на холостых оборотах.
• Экономия на топливе. Некоторые владельцы автомобилей делают выбор в пользу низкокачественного топлива, что приводит к плачевным последствиям. Неподходящее топливо может вызывать детонацию, что приводит к повреждению клапанов.
• Снижение давления масла во время разгона. В некоторых случаях стук клапанов слышен только при нажатии на газ. Причиной этого является недостаточное давление масла в системе смазки, что препятствует увеличению оборотов двигателя.
• Проблемы с ГРМ, в том числе неверная установка ремня, также могут вызывать стуки.

Чаще всего клапаны стучат по простой причине — износу в процессе работы. В таком случае их требуется заменить из-за исчерпания эксплуатационного ресурса.

Причины стука клапанов на холодном или горячем двигателе

Во время диагностики целесообразно фиксировать температуру двигателя, при которой возникает стук клапанов. В некоторых случаях шум проявляется лишь в определённых температурных режимах. Это дополнительное наблюдение может оказаться полезным для более точного определения неисправности.

Стук клапанов на холодном двигателе

Среди причин, вызывающих беспокойство, — шум двигателя во время разогрева. Часто стук под крышкой клапанов слышен только до того момента, пока двигатель не выйдет на рабочую температуру. Специалисты объясняют этот феномен следующим образом: у автомобилей с большим пробегом все детали, в частности двигатель, подвержены значительному износу. Этот износ приводит к увеличению зазоров между компонентами по сравнению с заводскими значениями, и именно эти зазоры вызывают шум при работе в холодном состоянии. При прогреве металлические части расширяются, зазоры уменьшаются, и стук исчезает.

Постукивание, возникающее при работе холодного двигателя, может быть связано с ненормированным зазором в паре толкатель и кулачок. В прогретом состоянии этот зазор, как правило, не вызывает особых проблем, однако на холодном двигателе начинает проявляться в виде звуков, указывающих на неисправность.

Эта информация совсем не подразумевает, что если двигатель издает звук только тогда, когда он холодный, то водителю не стоит обращать на это внимание. Напротив, это может сигнализировать о серьезных неполадках, уже начинающихся в самом моторе. Шумы могут исходить не только от клапанов, но и от подшипников коленвала — как шатунных, так и коренных. Если действительно так, то устранение проблемы должно быть проведено незамедлительно.

Стук клапанов на горячем двигателе

Двигатель может шуметь и при достижении рабочей температуры. Причин для такого явления может быть немало. Шум может возникать как при нагреве двигателя до определенной температуры, так и оставаться после старта.

Вот некоторые причины:

• Распределительный вал фиксируется в «постели» с помощью специального болта. Если этот болт ослабляется во время работы или был недостаточно закручен после обслуживания, это может привести к стуку распредвала и клапанов.
• Недостаточное количество масла может также вызывать постукивание клапанов, особенно в разогретом состоянии двигателя.
• Засорение масляного фильтра может препятствовать нормальному течению масла через него.

Неисправности гидрокомпенсаторов могут также стать источником звуков. Некоторые из причин стука можно устранить простой регулировкой конкретных деталей. В других случаях потребуется обращение в профессиональную мастерскую, что может потребовать значительных временных и финансовых затрат.

Стук клапанов при ускорении

Проблемы с шумным двигателем могут возникнуть в самый неподходящий момент, например, на дороге. Исправить ситуацию на обочине может оказаться затруднительно. Первое, что следует сделать при возникновении неожиданных звуков – это проверить уровень моторного масла. Связь между нехваткой масла и повреждением двигательных компонентов известна многим водителям. Часто, пополнив уровень масла, удается устранить стук.

Кроме этого, стоит обследовать работу агрегата: обращать внимание на то, усиливается ли стук клапанов при нагрузке и как изменяется его интенсивность. Если он усиливается, это может указывать на проблемы с подшипниками коленвала. В этом случае следует задуматься о безопасности и задуматься о остановке, так как дальнейшее движение может привести к поломке двигателя.

После заправки на неподходящей заправочной станции также может появиться шум. Если звук быстро утихает, можно продолжать движение. Однако бывает, что водители долго ездят с посторонними звуками, если они не изменяются. В случае же нарастания шума, лучше приостановить поездку.

Когда проблему с клапанами при ускорении автомобиля невозможно игнорировать, единственным вариантом является проведение регулировки и очистки клапанов. Рассмотрим процесс подробнее.

Стук клапанов и гидрокомпенсаторы

В машиностроении существует мнение о высокой надежности гидрокомпенсаторов как системы контроля зазоров в клапанах. Если другие системы двигателя работают правильно, беспокоиться о регулировке зазоров нет нужды. Гидрокомпенсатор устроен просто – он состоит из плунжера и корпуса. Он размещается между клапаном и кулачком на распределительном валу и работает благодаря давлению масла внутри системы.

Изучим принцип действия гидрокомпенсатора более детально:

• В начале цикла, когда кулачок начинает двигаться, корпус гидрокомпенсатора опускается, открывая масляный канал. Масло заполняет плунжер, и избыточное давление выталкивает его, занимая пространство между кулачком и клапанным стержнем. Шариковый клапан предотвращает отток масла, устраняя тепловой зазор, и последующий ход кулачка открывает клапан.
• Когда кулачок возвращается в изначальное положение, давление масла становится равномерным, и шариковый клапан дает выход маслу. Лишнее давление уходит, и между плунжером и кулачком образуется зазор.

Подобный цикл повторяется при каждом обороте кулачка. Моторное масло работает эффективно благодаря своим свойствам сжатия, плюс ко всему смазывается весь механизм ГРМ. Однако у гидрокомпенсаторов есть свои минусы. На сегодняшний день мы не имеем более лучшего решения их замены. Для их корректной работы требуется соблюдение ряда условий.

Определим наиболее распространенные неисправности, которые могут приводить к стуку в клапанах:

• Механический износ – звуки могут возникать из-за износа самих гидрокомпенсаторов. Обычно они служат 150-200 тысяч километров, независимо от их стоимости. Чтобы устранить причину стука, достаточно заменить гидрокомпенсаторы, но лучше сделать это комплектом. При ремонте нужно учитывать место установки каждой детали.
• Необходимость замены масла – это еще одна причина, по которой важно следить за качеством масла. Во время работы оно теряет свою вязкость и становится подвержено сжатию, в результате чего поступает недостаточно масла для нормальной работы гидрокомпенсаторов, что, соответственно, может дать стук.
• Засорение масляных каналов плунжера или головки – если вы долго эксплуатируете автомобиль без замены масляного фильтра, каналы могут загрязниться, что, в свою очередь, снизит давление масла и его пропускную способность. Бывают случаи, когда плунжер гидрокомпенсатора заедает. Ремонт состоит в промывке системы и замене масла и фильтра.
• Снижение давления масла также происходит, когда фильтр забит или маслоизменитель изношен. Если давление низкое, гидрокомпенсатор не получает достаточного количества масла. Это вызывает проблемы с зазорами клапанов и требует внимания к техническому обслуживанию системы масла.
• Недостаток масла в автомобиле и стоянка под уклоном могут привести к подсосу воздуха в систему смазки. Это снижает коэффициент сжатия, и для решения проблемы требуется замена масла и регулярный контроль его уровня.

Гидрокомпенсаторы играют важную роль в системе смазки. Все ее компоненты взаимозависимы, поэтому необходимо следить за состоянием фильтра, насоса, заменой масла и контролем работы ГРМ. Наиболее распространенной причиной стука клапанов считается неисправность системы смазки. Своевременный уход за элементами этой системы продлит срок службы гидрокомпенсаторов и избавит от стуков двигателя.

Как устранить стук клапанов

Если во время поездки из мотора послышался нестандартный стук, первым делом проверьте уровень масла в двигателе. При его недостатке даже исправный насос не сможет обеспечить адекватное смазывание всех важных узлов, поэтому желательно поддерживать уровень масла на среднем показателе.

Далее проверьте наличие стука клапанов на холостом ходу, а также при перегрузке и ускорении автомобиля. Увеличение шума сигнализирует о том, что подшипники коленвала нуждаются в замене.

Если звук появляется после заправки, есть основания считать, что проблема в топливе. Со временем это состояние обычно нормализуется, и оно не представляет большой угрозы для двигателя. Однако, следует избегать заправок на этой АЗС в будущем.

Что нужно сделать для устранения стука клапанов? Мы обсудили, что конструкция двигателей содержит два или четыре клапана на цилиндр, а также классифицируясь на впускные и выпускные. При работе двигателя, особенно в условиях повышенных температур, металлические детали, как правило, нагреваются и расширяются, что приводит к изменению зазоров. Неправильная настройка может ускорить износ ГРМ, и приводить к значительным потерям мощности. Большой зазор может служить причиной частичного открытия клапанов, тогда как малый может привести к возгоранию и поломке клапанов и их седел.

Если в моторе отсутствуют гидрокомпенсаторы, каждые 25 тысяч километров следует проводить регулировку зазоров клапанов. Рекомендуется также очищать их от нагара, образующегося в процессе эксплуатации, так как это может нарушать их функциональность. Таким образом, для стабильной работы автомобиля и нормального потребления топлива важно поддерживать чистоту клапанов и их корректный зазор.

Регулировка теплового зазора вполне выполнима. Проиллюстрируем на примере автомобиля ВАЗ. Для этого понадобятся рожковые ключи и набор головок, а также щуп толщиной 0,15 мм. Далее нужно выполнить следующие шаги:

1. Переведите коробку передач в нейтраль и подложите упоры под задние колеса.
2. Дайте двигателю охладиться до температуры 20 градусов Цельсия.
3. Освободите болты, крепящие клапанную крышку, используя ключ на 10.
4. Установите шкив коленвала по меткам. Убедитесь, что метка распределительного вала совпадает со стрелкой на клапанной крышке.
5. Используя щуп, отрегулируйте зазоры шестого и восьмого клапанов, начиная с стороны радиатора.
6. Проверьте положение коленвала, повернув его на пол-оборота.

• После этого следует настроить клапаны под номерами четыре и семь с помощью щупа. Затем необходимо повернуть коленвал на полоборота.
• Устанавливаются зазоры для клапанов номер три и один.
• Далее производится регулировка второго и пятого клапанов.

В конце следует еще раз тщательно проверить правильность выставленных зазоров. Щуп должен входить с легким сопротивлением, но без чрезмерных усилий. Учтите, что после затягивания контргаек зазоры могут уменьшиться. Запрещается оставлять клапан в зажатом положении.

Регулировка может не всегда устранить стук. В таких случаях рекомендуется обратиться на СТО для дальнейшего ремонта. Самостоятельно найти и устранить другие источники шума не всегда возможно. Возможно, при всех усилиях не удастся корректно выставить зазоры клапанов.

Важно отметить, что стук как в холодном, так и в горячем состояниях мотора указывает на серьезные неисправности. Если столкнулись с этой проблемой, не стоит откладывать визит на СТО. Ошибки во время ремонта могут усугубить ситуацию. Поэтому начинающим механикам не рекомендуется заниматься ремонтом клапанов самостоятельно.

Почему стучат клапаны двигателя: из практики автовладельцев

1. «Проблема решилась заменой масла».

   У меня был похожий случай. Запуск двигателя и работа на холостом ходу не вызывали подозрений. Однако при трогании на холодную возникали странные звуки. Как только двигатель разогревался, при небольшой нагрузке начинался стук. Он имел разный темп. Выяснили, что причина заключалась в забитом фильтре масла, который вызывал стук в гидрокомпенсаторах на высоких оборотах. На малых оборотах смазка проходила нормально, но при увеличении оборотов фильтр ограничивал подачу масла.

   После замены масла и фильтра проблема исчезла. На данный момент никаких звуков нет. 

2. «Однажды просто заглох».

   Возник один интересный нюанс. Резкое нажатие на педаль акселератора на стоящем автомобиле или при разгоне иногда приводило к стуку клапанов. Однажды, на трассе из Москвы, на скорости 130 км/ч двигатель неожиданно заглох. При попытке перезапускать его на обочине, обнаружилось, что он не запускается. Проверил ремень ГРМ – он был целым.

   Позже выяснилось, что второй распределительный вал вела цепь от первого. Проблема оказалась в неисправном натяжителе. Цепь слетела, что отключило передвижение вала. Пришлось менять головку блока цилиндров, так как клапаны погнулись. Я решился установить б/у деталь с авторазборки. Интересно, что перед этим случайным проверкой никаких серьёзных дефектов не было обнаружено.

3. «Дело чаще всего в зазоре».

   Скорее всего, звук клапанов появляется из-за неправильных зазоров. На впуске он должен составлять 0,36, а на выпуске – 0,6. При соблюдении этих параметров никаких шумов возникнуть не должно. Если вы слышите стук, то это сигнализирует о чрезмерном зазоре между проставкой и кулачком. Чтобы точно выяснить, откуда идет шум, лучше открутить крышку и воспользоваться набором щупов. Для диагностики также бывают полезны стробоскопы и газоанализаторы. Такой набор инструментов можно найти почти на любой СТО.

4. «Регулировка помогала на три дня».

   Любой компонент ДВС может издавать ненормальные звуки. Основных источников шума два – детонация и зазоры. Откуда же берутся эти зазоры? Причиной может быть значительный износ деталей или плохая фиксация. Например, стартер может стучать, если крепежные болты не были затянуты. Двигатель может стучать о кузов, если крепление нарушено.

   С регулировкой зазоров в клапанах может справиться любой опытный автолюбитель. Однажды у меня возник стук в клапанах, но он был менее выраженным, чем детонация. После проведенной регулировки стук исчез только на три дня, а затем вернулся. Предположение о люфте направляющих не подтвердилось. Внимание обратил на коромысла – там и оказался износ от распределительного вала. Месяц назад я поменял моторное масло и прислушался к советам, применив средство «РУМЕТ». Именно оно и засорило каналы в коромыслах!

5. «Рисковать не хотелось».

   Поделюсь своим опытом ремонта клапанов. Это произошло перед зимой. Как только всё наладилось, за рулем я испытал истинное удовольствие от чистого звука двигателя, напоминающего урчание котенка. А вот стук был, как гвоздь в сердце. Что же интересно в моей ситуации? Неисправные клапаны обнаружились легко – на крышке клапанов был белый налет, возможно, от прорыва газов. Убедился, что зазор между клапанами забился до 0,4, что и стало причиной стука. До сих пор не могу понять, в чем дело, ведь два года назад я сам всё проверял и регулировал. Возможно, допустил ошибку.

6. «Просто поменял марку бензина».

   Мой двигатель вдруг начал издавать стук. Сразу заподозрил в этом бензин. Подозрения подтвердились. На той же заправке я заправился не 95-м, а 97-м «супером». Вернее, я смешал новый бензин со старым, который оставался на половину бака. И моментально ощутил изменения – детонация почти прекратилась. Один раз еще возникла, но я поднял обороты, и всё встало на свои места. Теперь уверен, что причиной всему был плохой бензин. 

7. «Есть один интересный момент».

   Некачественный бензин – частая причина стука клапанов. Однако не забывайте о характеристиках двигателя. Если регулировка зазоров производится с помощью шайб, то лучше не вмешиваться в этот процесс самостоятельно. В случае гидрокомпенсаторов существует нюанс. Возникали ситуации, когда компенсаторы залипали на двигателях, на которых редко и аккуратно ездили, особенно если ролики были сильно изношены. Исправить это просто – требуется устроить ДВС 30-километровую поездку под нагрузкой. Этого будет достаточно!

Вопросы по теме

Как можно определить, что стук клапанов является причиной других неисправностей двигателя?

Чтобы понять, что стук клапанов может быть симптомом более серьезной проблемы, внимательно слушайте звуки, исходящие от двигателя. Если стук нарастает при увеличении оборотов двигателя, это может указывать на недостаточное натяжение цепи или ремня ГРМ. Также стоит обратить внимание на осциллограммы работы двигателя с помощью диагностического прибора. Если они показывают неравномерность работы цилиндров, это может свидетельствовать о том, что стуки клапанов являются следствием плохой работы двигателя в целом, например, из-за проблем с системой смазки.

Есть ли народные средства для временного устранения стука клапанов?

Некоторые автовладельцы используют добавки к моторному маслу, которые призваны уменьшить трение и шум в двигателе. Такие добавки содержат специальные присадки, которые временно могут улучшить смазывающие свойства масла и снизить стук. Однако это временное решение, и игнорировать основную проблему нельзя. Важно помнить, что использование подобных средств не заменяет полноценный ремонт и досрочную диагностику, и лучше их применять только в качестве временной меры для «дотянуть» до сервисного центра.

Что делать, если стук клапанов начал появляться после замены масла?

Если стук клапанов активизировался после замены масла, это может указывать на несколько проблем. Первое, что стоит проверить, — это уровень и качество масла. Возможно, использовано не соответствующее масло, что плохим образом сказалось на работе двигателя. Убедитесь, что вы залили масло с правильной вязкостью и спецификацией. Также может быть, что старое масло образовало отложения на механизмах двигателя, и после замены эти отложения начали очищаться, что также может вызывать звуки. Если проблема не исчезает, лучше всего обратиться к мастеру для дальнейшей диагностики, чтобы исключить вероятность механических повреждений клапанов или опор цепи ГРМ.