Почему образуется нагар на клапанах двигателя: причины, последствия и способы удаления нагара

Нагар на клапанах причины

Механизм газораспределения (ГРМ) является неотъемлемой частью двигателя внутреннего сгорания. Фактически, данный механизм отвечает за своевременную подачу топлива и воздуха в цилиндры двигателя, а также за удаление отработавших газов из цилиндра после сжигания топливного заряда.

В процессе эксплуатации двигателя по ряду причин на клапанах ГРМ образуется нагар. При этом большое количество нагара на клапанах приводит к тому, что двигатель теряет мощность, начинает работать нестабильно и т.д. В ряде случаев ГРМ может даже выйти из строя.

Образование такого нагара происходит:

  • по естественным причинам (двигатели с большим пробегом);
  • в результате конструктивных недостатков того или иного ДВС;
  • по причине имеющихся неисправностей мотора и его систем;
  • в результате использования ГСМ и топлива низкого качества;
  • несоблюдение интервалов обслуживания силового агрегата.

Далее мы рассмотрим, почему образуется нагар на клапанах, какие признаки того, что клапана в нагаре, чем опасен нагар на клапанах и к чему приводит, а также как уменьшить нагарообразование и выполнить очистку клапанов. Подробнее читайте в нашей статье.

Как работают клапаны ГРМ в двигателе

Принцип работы клапанов ГРМ

Чтобы разобраться в причинах появления нагара на клапанах, нужно понимать, как они работают в двигателе. Клапаны ГРМ бывают впускными и выпускными. Через впускной клапан в двигатель поступает топливовоздушная смесь или воздух  в зависимости от типа впрыска на конкретном моторе. Через выпускной клапан происходит отвод выхлопных газов из мотора после сжигания топлива в камере сгорания.

С учетом того, что работа механизма ГРМ полностью синхронизирована с вращением коленчатого вала двигателя, открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов происходит в строгом соответствии с тактами работы ДВС (на примере 4-хтактного двигателя внутреннего сгорания). Отметим, что рассматривать опережение открытия впускного клапана и т.п. в данном случае не будем для простоты понимания.

Итак, в процессе работы мотора клапана ведут себя следующим образом:

  1. Впуск, когда в двигатель подается топливовоздушная смесь или воздух – открыт впускной клапан, выпускной закрыт;
  2. Сжатие, когда поршень сжимает рабочую смесь — впускной и выпускной клапан закрыт;
  3. Рабочий ход, во время которого энергия сгорающего топлива толкает поршень — оба клапана закрыты;
  4. Выпуск, во время которого происходит вентиляция цилиндра и отработавшие газы удаляются из камеры сгорания – впускной клапан закрыт, выпускной открыт.

При этом от эффективности и полноты открытия (сечение), а также от плотности, с которой клапан  размещается в седле (седло клапана ГБЦ) напрямую зависит наполнение камеры сгорания топливной смесью, эффективность сгорания рабочей смеси, а также вентиляция камеры сгорания.   

Причины образования нагара на клапане

 Нагар на клапанах причиныС учетом того, что одной стороной клапан фактически находится в камере сгорания, это указывает на тяжелые условия работы данного элемента (высокие температуры, давление, агрессивная среда). По этой причине на клапанах неизбежно образуется нагар.

Однако важно понимать, почему на одних моторах это происходит быстрее, в то время как на других  процесс может занимать достаточно большой промежуток времени. Сразу отметим, интенсивность нагарообразования на клапанах зависит от целого ряда причин.

Принято выделять несколько основных факторов, среди которых главными считаются:

  • конструктивные особенности системы впрыска;
  • попадание масла на клапан и в камеру сгорания;
  • наличие системы EGR;
  • несвоевременное обслуживание мотора;
  • использование топлива низкого качества.

Давайте рассмотрим каждую из этих причин более подробно, а также обратим внимание на то, от чего зависит интенсивность образования нагара и отложений на клапанах.  

Система впрыска и нагар на клапанах

Система непосредственного впрыска топлива

Нагар на клапанах чаще становится проблемой для моторов с непосредственным впрыском топлива. При этом важно понимать, что двигатели с распределенным впрыском также могут иметь данную проблему, однако нагарообразование происходит менее активно.  

  • Система распределенного впрыска топлива означает, что сначала горючее попадает вместе с воздухом во впускной коллектор. Далее в коллекторе образуется топливная смесь, после чего через впускной клапан такая смесь поступает в цилиндры двигателя. При этом горючее распылятся в непосредственной близости от впускного клапана. Благодаря такой особенности топливо фактически смывает нагар.
К сожалению, с пробегом отложения накапливаются на тарелке клапана даже при условии того, что двигатель полностью исправен. Если же имеются какие-либо неисправности (например, моторное масло попадет в камеру сгорания через сальники клапанов), двигатель коксуется, нагар на клапанах  в таком моторе образуется достаточно быстро.
  • Система непосредственного (прямого) впрыска топлива предполагает впрыск горючего напрямую в камеру сгорания. Через впускной клапан поступает только воздух, после чего смешивание осуществляется прямо в цилиндре. Такой впрыск более эффективен, однако имеется ряд проблем с клапанами, форсунками впрыска и т.д. С учетом того, что горючее не омывает впускной клапан, а воздух не способен удалить частички нагара, в таких моторах нагарообразование прогрессирует очень быстро.

Проблема стала настолько массовой, что конструкторы даже стали использовать так называемый «комбинированный» впрыск топлива. Фактически, это сочетание двух  рассмотренных выше систем. Распределенный впрыск работает тогда, когда двигатель не подвергается большим нагрузкам (режим холостого хода, езда на низких оборотах и т.п.). Если же нагрузки растут, подключается прямой впрыск горючего.  

Такой подход позволил частично решить проблему с нагаром на клапанах, однако, не полностью. В сочетании с другими причинами, которые приводят к появлению нагара, даже такие современные моторы с комбинированной системой впрыска заметно уступают аналогам с системой распределенного впрыска топлива.

Последствия использования топлива низкого качества

Причины образования нагара в камере сгорания

Наличие примесей в бензине и дизельном топливе (сера, свинец и т.д.) приводит к тому, что в моторе происходит активное накопление смолистых отложений серого или черного цвета. Также ферроценовые  октаноповышающие присадки или присадки с оксидами железа  приводят к образованию нагара красного цвета.

Указанные отложения оседают на различных деталях, в том числе и на клапанах ГРМ. При этом проблема может проявиться не сразу. Для визуального контроля качества топлива можно использовать автомобильный эндоскоп, а также осуществлять контроль по наличию и цвету нагара на свечах зажигания.

Моторное масло в камере сгорания и на клапане 

Моторное масло попадает в цилиндры нагар

Как правило, масло на клапан попадает из-за выхода из строя маслосъемных колпачков. Фактически происходит пригорание масла на клапане. Если проблема выражена не явно и двигатель сильно не расходует масло на «угар», процесс нагарообразования будет менее интенсивным.

Если же масло активно «угорает», в этом случае проблему нужно решать безотлагательно. Дело в том, что кроме нагара на клапанах автовладелец столкнется с большим количеством других проблем (например, выход из строя катализатора, закоксовка двигателя) в случае игнорирования данной неисправности и банального долива масла в рамках эксплуатации авто.

Наличие системы EGR 

Система ЕГР нагар в клапане EGR

Система рециркуляции отработавших газов  возвращает часть выхлопа обратно во впускной коллектор для последующего дожигания вредных веществ, содержащихся в выхлопе. При этом выхлопные газы также содержат вещества в виде сажи и смол, которые оседают на клапанах.

Это значит, то наличие в двигателе такой системы ЕГР неизбежно приводит к ускоренному нагарообразованию. Если же двигатель имеет систему прямого впрыска топлива, данная проблема еще более усугубляется.

К чему приводит нагар на клапанах: последствия для двигателя

Нагар в камере сгорания последствия

  1. Нагар на клапанах может стать причиной уменьшения площади поперечного сечения проходных каналов для топливовоздушной смеси или воздуха. В этом случае двигатель не может работать в оптимальных режимах, смесеобразование нарушается, силовой агрегат работает нестабильно, падает мощность и т.д. Водитель может столкнуться с тем, что начинают плавать обороты холостого хода, мотор глохнет на холостых, при нажатии на педаль газа могут быть рывки и провалы, двигатель не «тянет» при разгонах. 
  2. Более серьезной проблемой, которая вызвана накоплением нагара, считается «зависание» клапана. Это приводит к потере компрессии в цилиндре. Достаточно всего 1-2 мм нагара на фаске клапана, чтобы компрессия в цилиндре упала.
    Также подвисание клапана может стать причиной его прогара. Дело в том, что если клапан завис, герметичность камеры сгорания нарушена. Это приводит к тому, что во время сгорания топлива пламя сильно перегревает клапан, зависший в неестественном для него положении. Результатом становится прогар клапанов. Еще отметим, что в отдельных случаях зависание клапанов приводило к удару поршня об клапан со всеми вытекающими последствиями.
  3. Нагар на клапанах в отдельных случаях может стать причиной того, что появляется детонация двигателя, происходит перегрев камеры сгорания. Причина — теплопроводность отложений крайне низкая. Еще добавим, что иногда встречаются моторы, в которых большой слой нагара привел к фактическому уменьшению объема камеры сгорания.  

Как удалить нагар с клапанов

Как почистить клапана от нагара

Чтобы очистить клапана от нагара, можно пойти двумя путями – разобрать двигатель или воспользоваться специальными очистителями. Обратите внимание, что второй способ можно считать больше профилактическим, так как большое количество отложений удалить при помощи данного метода не получится.

На практике, если уже явно проявились симптомы нагара на клапанах и камера сгорания в целом закоксована,  в этом случае оптимально снимать ГБЦ, проводить дефектовку, очистку/замену клапанов, замену маслосъемных колпачков и т.д. Другими словами, выполнять капитальный ремонт головки блока цилиндров с последующей проверкой ГБЦ на герметичность.

Если же проблемы не выражены или владелец производит очистку в профилактических целях,  можно почистить клапана без разборки силового агрегата. Для этого потребуется  использовать специальные химические составы-очистители. Указанные средства для чистки нагара на клапанах достаточно широко представлены в продаже, благодаря чему сегодня не стоит вопрос, чем отмыть нагар на клапанах.

Самый простой вариант — очиститель клапанов добавляется в топливо, после чего смешивается с горючим и размягчает нагар для более эффективного его удаления.  Также средство чистит форсунки, топливную систему и т.д. Для подобных целей многие специалисты и опытные автолюбители рекомендуют продукцию Liqui Moly или Hi-Gear, однако можно использовать и продукцию любых других известных брендов. Главное, не нарваться на низкокачественную подделку. 

Полезные советы

Нагар на клапане причины

Чтобы на клапанах не появлялся нагар, а точнее, данный процесс был наименее интенсивным, необходимо следовать нескольким простым правилам. Прежде всего, следует заправляться исключительно качественным топливом на проверенных АЗС.

Чем меньше примесей и добавок будет в горючем, тем меньшим будет количество нагара после его сгорания в цилиндрах. Кстати, это справедливо и в том случае, если  автовладелец злоупотребляет различными присадками в топливо низкого качества. Указанные присадки часто имеют в своем составе компоненты, которые могут приводить к усиленному нагарообразованию.

Присадки в топливо плюсы минусы Рекомендуем также прочитать статью о том, какие преимущества и недостатки имеют топливные присадки для двигателя. Из этой статьи вы узнаете о видах топливных присадок для бензинового двигателя, а так же какие плюсы и минусы имеют присадки в топливо.
Важно подбирать качественное моторное масло для двигателя, которое полностью соответствует всем требованиям производителя силового агрегата. Например, существуют масла с высокой зольностью, использование которых приводит к более активному образованию нагара в двигателе. Если имеется такая возможность, лучше использовать малозольное моторное масло.

Для моторов с прямым впрыском и для двигателей с комбинированным впрыском рекомендуется каждые  20-25 тыс. км пробега использовать рассмотренные выше очистители клапанов, которые добавляются в топливо. Делать это нужно для профилактики, то есть даже при условии того, что с двигателем нет никаких проблем.

Также рекомендуется периодическая проверка клапанов эндоскопом (например, для такой задачи вполне подойдет недорогой эндоскоп для смартфона). Такой метод диагностики позволяет контролировать состояние камеры сгорания и клапанов, оценивать качество топлива и эффективность, а также проверять исправность работы мотора и его систем по цвету нагара (черный, серый, красный или белый) и т.д.

Что в итоге

Как видно, нагар на клапанах является достаточно распространенной проблемой, которая в большей степени касается моторов с прямым впрыском топлива.  Для таких моторов следует проводить проверку и принимать профилактические меры заметно чаще, чем на двигателях с распределенным впрыском топлива.

Что касается ДВС с распределенным впрыском, такой двигатель будет достаточно очищать в качестве профилактики один раз в 80-100 тыс. км. пробега, в то время как моторы типа GDI требуют профилактической очистки каждые 15-20 тыс. км.

Клапан EGR клапан ЕГР Рекомендуем также прочитать статью о том, как устроена и работает система рециркуляции отработавших газов EGR. Из этой статьи вы узнаете об особенностях работы системы ЕГР, а также о потенциальных неисправностях и признаках сбоев в работе системы рециркуляции отработавших газов.
При этом даже регулярное использование очистителя клапанов не гарантирует отсутствие отложений, а всего лишь несколько замедляет процесс нагарообразования.  К сожалению, таковы конструктивные особенности данной системы впрыска топлива, которая имеет как ряд плюсов, так и очевидные недостатки.

Напоследок отметим, что если двигатель начал работать нестабильно и есть подозрения, что это происходит по причине нагара, игнорировать данную проблему нельзя. Следует как можно быстрее провести комплексную диагностику и физически удалить скопившиеся отложения. Такой подход позволит исключить прогары клапана, перегревы, «зависание» клапанов и другие неисправности, которые могут заметно увеличить стоимость ремонта двигателя.