Для чего нужны клапана в двигателе: Клапаны двигателя: конструктивные особенности и назначение

Клапаны двигателя: конструктивные особенности и назначение

Клапанный механизм – это основной исполнительный компонент ГРМ (газораспределительный механизм) современного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно этот узел отвечает за безупречно точную работу мотора и обеспечивает в процессе работы:

• своевременную подачу подготовленной топливовоздушной смеси в камеры сгорания цилиндров;
• последующий отвод выхлопных газов.

Клапаны – ключевые детали механизма, которые должны гарантировать полную герметизацию камеры сгорания при воспламенении в ней топлива. Во время работы мотора они испытывают постоянно высокую нагрузку. Вот почему к процессу их изготовления, а также особенностям конструкции, регулировкам и непосредственно самой работе клапанов ДВС предъявляются жесткие требования.

Общее устройство

Для нормальной работы двигателя в конструкции газораспределительного механизма предусмотрена установка двух типов клапанов: впускных и выпускных. Первые отвечают за пропуск в камеру сгорания топливовоздушной смеси, вторые – за отвод отработанных газов.

Клапанная группа (одновременно является оконечным элементом системы ГРМ) включает в себя основные детали:

• стальная пружина;
• устройство (механизм) для крепления возвратного механизма;
• втулка, направляющая движение;
• посадочное седло.

Эксперты MotorPage.Ru обращают внимание автовладельцев на тот факт, что именно сопряжение «седло-клапан» при работе мотора подвергается самой высокой степени воздействия экстремальных температур и разнонаправленным (вверх, вниз, в стороны) механическим нагрузкам.

Кроме того, из-за скоростной работы образуется недостаточное количество смазки. В результате – интенсивный износ и необходимость проведения ремонта двигателя, замены и установки новых деталей ГРМ с последующей регулировкой зазоров.

К каждой паре и группе клапанов предъявляются следующие требования:

• минимально возможный вес;
• антикоррозийная устойчивость;
• безупречная теплоотдача клапана;
• устойчивость к высоким температурам;
• герметичность работы при контакте с седлом;
• повышенная механическая прочность и жесткость одновременно;
• отличный показатель стойкости к механическим и ударным нагрузкам;
• максимальный уровень обтекаемости при поступлении рабочей смеси в камеру сгорания и выпуске отработанных газов.

Конструктивные особенности

Главное предназначение клапана – своевременное открывание и закрывание технологических отверстий в блоке цилиндров для выпуска отработанных газов и впуска очередной порции топливовоздушной смеси.

В процессе работы двигателя основание выпускного клапана нагревается до высоких температур. У бензиновых моторов этот параметр достигает 800 — 900°С, у дизельных силовых агрегатов – 500 — 700°С. Впускные работают при температуре порядка 300°С.

Чтобы обеспечить необходимый уровень устойчивости к таким нагрузкам, для изготовления выпускных клапанов используют специальные жаропрочные сплавы и материалы, содержащие большое количество легирующих присадок.

Конструктивно деталь состоит из двух частей:

• головка, изготавливаемая из материала, устойчивого к экстремальным нагревам;
• стержень из высококачественной легированной углеродистой стали.

Для защиты от коррозии поверхность выпускных клапанов в местах контакта с цилиндром покрывается специальным сплавом толщиной 1,5 – 2,5 мм.

К впускным клапанам требования не столь жесткие, поскольку в процессе работы двигателя они охлаждаются свежей топливовоздушной смесью. Для изготовления стержней используются низколегированные марки сплавов с повышенными параметрами прочности, а тарелки делают из жаропрочных сталей.

Требования к изготовлению пружин и втулок

Пружины. В системе ГРМ эта деталь работает в условиях экстремально высоких температурных и механических нагрузок. Задача – обеспечить плотный и надежный контакт между клапаном и седлом в момент их стыковки.

Нередко в процессе работы пружины ломаются, испытывая повышенные нагрузки, зачастую это происходит по причине вхождения ее в резонанс. Как отмечают эксперты Моторпейдж, риск подобных неисправностей гораздо ниже при использовании пружин с переменным шагом витков. Также достаточно эффективны конические или двойные (усиленные) модели.

Пружины для клапанов изготавливают из специальной легированной стальной проволоки. Ее закаляют и подвергают отпуску (технологические операции, используемые в металлургическом производстве). Защиту от коррозии обеспечивает дополнительная обработка оксидом цинка или кадмия.

Втулки. Обеспечивают отвод излишков тепловой энергии от стержня клапана, а также его перемещение в заданной (возвратно-поступательной) плоскости. Эти направляющие элементы системы постоянно омываются раскаленными парами и отработанными выхлопными газами. Функционируют также в условиях экстремальных температур.

Потому к материалу изготовления втулок тоже предъявляются высокие требования – хорошая износоустойчивость, стойкость к максимально допустимым температурам и трению. Данным запросам соответствуют некоторые виды чугуна, алюминиевая бронза, высокопрочная керамика. Именно эти материалы и используются для производства втулок.

• двигатель
• устройство автомобиля

Клапан двигателя внутреннего сгорания — что такое клапаны двс

Чтобы четырехтактный двс любого автомобиля смог работать, в его устройство входит множество разных деталей и механизмов, которые синхронизированы между собой. Среди таких механизмов – грм. Его функция заключается в том, чтобы обеспечить своевременное срабатывание фаз газораспределения. О том, что это такое, подробно рассказывается здесь.

Если коротко, то газораспределительный механизм в нужное время открывает впускной/выпускной клапан, чтобы обеспечить своевременность процесса при выполнении конкретного такта в цилиндре. В каком-то случае требуется, чтобы оба отверстия были закрыты, в другом – открыто одно или даже оба.

Рассмотрим ближе одну деталь, которая позволяет стабилизировать данный процесс. Это клапан. В чем особенность его конструкции, а также как он работает?

Что такое клапан двигателя

Под клапаном подразумевается металлическая деталь, устанавливаемая в головке блока цилиндров. Она является частью механизма газораспределения, и приводится в движение распредвалом.

В зависимости от модификации авто двигатель будет иметь нижнее или верхнее расположение ГРМ. Первый вариант еще встречается в некоторых старых модификациях силовых агрегатов. Большинство производителей уже давно перешли на второй вид газораспределительных механизмов.

Причина тому – такой мотор легче настраивать и ремонтировать. Для регулировки клапанов достаточно снять клапанную крышку, и не нужно демонтировать весь агрегат.

Назначение и особенности устройства

Клапан – подпружиненный элемент. В спокойном состоянии он плотно закрывает отверстие. Когда распределительный вал проворачивается, кулачок, расположенный на нем, надавливает на клапан, опуская его. Благодаря этому отверстие открывается. Подробно устройство распредвала описывается в другом обзоре.

Каждая деталь играет свою функцию, которую конструктивно невозможно выполнить аналогичному элементу, находящемуся рядом. На один цилиндр предусмотрено минимум два клапана. В более дорогих моделях агрегатов их по четыре. Этих элементов в большинстве случаев парное число, и они открывают разные группы отверстий: одни – впускные, а другие – выпускные.

Впускные клапаны отвечают за поступление в цилиндр свежей порции воздушно-топливной смеси, а в моторах с непосредственным впрыском (разновидность инжекторной топливной системы, она описывается здесь) – объема свежего воздуха. Этот процесс происходит в тот момент, когда поршень выполняет такт впуска (с верхней мертвой точки после удаления выхлопа движется вниз).

Выпускные клапана имеют тот же принцип открытия, только выполняют они уже другую функцию. Они открывают отверстие для удаления продуктов горения в выпускной коллектор.

Конструкция клапанов двигателя

Рассматриваемые детали входят в клапанную группу газораспределительного механизма. В совокупности с другими деталями они обеспечивают своевременную смену фаз газораспределения.

Рассмотрим особенности конструкции клапанов и смежных с ними деталей, от которых зависит их эффективная работа.

Клапаны

Клапаны имеют форму стержня, с одной стороны которого имеется головка или тарельчатый элемент, а с другой – пятка или торец. Плоская часть предназначена для герметичного закрытия отверстий в ГБЦ. Между тарелкой и стержнем сделан плавный переход, а не ступенька. Это обеспечивает обтекаемость клапану, благодаря чему он не создает сопротивление движению рабочей среды.

В одном моторе впускной и выпускной клапана будут немного отличаться. Так, у первых типов деталей тарелка будет шире, чем у вторых. Причина тому – высокая температура и большое давление при удалении через газоотвод продуктов сгорания.

Чтобы детали стоили дешевле, клапаны состоят из двух частей. Отличаются они составом. Эти две части стыкуются при помощи сварки. Рабочая фаска тарелки выпускного клапана тоже является отдельным элементом. Она наплавляется из другого типа металла, который обладает жаростойкими свойствами, а также устойчивостью к механическим нагрузкам. Помимо этих свойств торец выпускных клапанов не так сильно подвержен образованию ржавчины. Правда, эта часть во многих клапанах изготавливается из материала, идентичного металлу, из которого выполнена тарелка.

Головки впускных элементов обычно имеют плоскую форму. Такая конструкция имеет нужную жесткость и простоту исполнения. Форсированные двигатели могут оснащаться клапанами с вогнутыми тарелками. Такая конструкция немного легче стандартного аналога, благодаря чему снижается сила инерции.

Что касается выпускных аналогов, то форма их головки будет либо плоской, либо выпуклой. Второй вариант более эффективный, так как он обеспечивает лучшее удаление газов из камеры сгорания благодаря своей обтекаемости. Плюс выпуклая тарелка более прочная по сравнению с плоским аналогом. С другой стороны такой элемент тяжелее, из-за чего страдает его инерционность. Для таких типов деталей будут требоваться более жесткие пружины.

Также конструкция стержня этого типа клапанов немного отличается от впускных деталей. Чтобы обеспечить лучший теплоотвод от элемента, толщина стержня делается большей. Это повышает устойчивость к сильному нагреву детали. Однако у такого решения есть недостаток – оно создает большее сопротивление удаляемым газам. Несмотря на него, производители все же используют такую конструкцию, потому что выброс отработанного газа выполняется под сильным напором.

На сегодняшний день существует инновационная разработка клапанов с принудительным охлаждением. Такая модификация имеет пустотелый стержень. В его полость закачан жидкий натрий. Это вещество при сильном нагреве (находится возле головки) испаряется. В результате этого процесса газ поглощает тепло от металлических стенок. Пока он поднимается вверх, газ остывает, и конденсируется. Жидкое вещество стекает к основанию, где процесс повторяется.

Чтобы клапаны обеспечивали герметичность сопряжения, в седле и на тарелке выбирается фаска. Она тоже делается со скосом, чтобы устранить ступеньку. При установке клапанов на мотор их притирают к головке.

На герметичность соединения седла и головки влияет образовавшаяся на пояске коррозия, а выпускные детали часто страдают от образования нагара. Чтобы продлить срок службы клапана, некоторые двигатели оснащаются дополнительным механизмом, который при закрытии выпускного отверстия немного проворачивает клапан. Благодаря этому удаляется образовавшийся нагар.

Иногда бывает так, что хвостовик клапана ломается. Из-за этого деталь упадет в цилиндр, что повредит мотор. Для выхода из строя достаточно, чтобы коленвал совершил пару инерционных оборотов. Чтобы предотвратить подобную ситуацию, производители автоклапанов могут оснащать деталь стопорным кольцом.

Немного об особенностях пятки клапана. Эта часть подвергается силе трения, так как на нее оказывает воздействие кулачок распредвала. Чтобы клапан открылся, кулачок должен нажать на него с такой силой, чтобы сжалась пружина. Этот узел должен получать достаточно смазки, а чтобы он быстро не изнашивался, его закаляют. Некоторые разработчики моторов для предотвращения износа стержня используют специальные колпачки, которые выполнены из материалов, устойчивым к подобным нагрузкам.

Чтобы во время нагрева клапан не заклинило во втулке, часть стержня возле тарелки немного тоньше, чем часть, находящаяся возле пятки. Для фиксации клапанной пружины на торце клапанов делаются две проточки (в некоторых случаях одна), в которые вставляются сухари опоры (неподвижной тарелки, куда упирается пружина).

Клапанные пружины

На эффективность работы клапана влияет пружина. Она нужна для того, чтобы головка и седло обеспечивали герметичное соединение, и рабочая среда не проникала через образовавшийся свищ. Если эта деталь будет сильно жесткой, кулачок распредвала или пятка стержня клапана быстро износятся. С другой стороны слабая пружина не сможет обеспечить плотное прилегание двух элементов.

Так как этот элемент работает в условиях резко меняющихся нагрузок, он может сломаться. Для предотвращения быстрых поломок производители силовых агрегатов используют разные типы пружин. В некоторых ГРМ устанавливаются двойные типы. Такая модификация снижает нагрузку на отдельный элемент, тем самым увеличивая его рабочий ресурс.

В таком исполнении пружины будут иметь разное направление витков. Это предотвращает попадание частиц лопнувшей детали между витками другой. Для изготовления этих элементов используется пружинная сталь. После формирования изделия его закаляют.

По краям каждая пружина отшлифовывается, благодаря чему обеспечивается контакт всей опорной части к головке клапана и верхней тарелке, закрепленной на головке блока цилиндров. Чтобы деталь не подвергалась окислению, ее покрывают слоем кадмия и оцинковывают.

Помимо классических клапанов, работающих от ГРМ, в спортивных моделях транспорта может использоваться пневмоклапан. По сути это такой же элемент, только приводится в движение он особенным пневматическим механизмом. Благодаря этому достигается такая точность срабатывания, что мотор способен развивать невероятные обороты – вплоть до 20 тысяч.

Такая разработка появилась еще в 1980-х годах. Она способствует более четкому открытию/закрытию отверстий, чего не может обеспечить ни одна пружина. Этот привод работает от сжатого газа, находящегося в резервуаре над клапаном. Когда кулачок бьет по клапану, сила удара составляет приблизительно 10 Бар. Клапан открывается, а когда распредвал ослабляет воздействие на его пятку, сжатый газ быстро возвращает деталь на свое место. Чтобы давление не падало из-за возможных утечек, система оснащена дополнительным компрессором, резервуар которого находится под давлением около 200 Бар.

James Ellison, PBM Aprilia, CRT Test Jerez Feb 2012

Такая система используется в мотоциклах класса MotoGP. Этот транспорт при одном литре объема мотора способен развить 20-21 тысячу оборотов коленвала. Одна из моделей с подобным механизмом – одна из моделей мотоцикла Aprilia. Его мощность составила невероятные 240 л.с. Правда, для двухколесного транспорта это слишком много.

Направляющие втулки клапанов

Роль этой детали в работе клапана заключается в том, чтобы обеспечить его прямолинейное перемещение. Также втулка способствует охлаждению стержня. Эта часть нуждается в постоянной смазке. В противном случае стержень будет подвергаться постоянной термической нагрузке, а втулка быстро сотрется.

Материал, который могут использовать для изготовления таких втулок, должен обладать теплоустойчивостью, выдерживать постоянное трение, хорошо отводить тепло от смежной детали, а также выдерживать большие температуры. Такие требования может удовлетворить перлитный серый чугун, алюминиевая бронза, керамика с хромом или хромникелем. Все эти материалы имеют пористую структуру, благодаря чему способствуют удержанию масла на своей поверхности.

Втулка для выпускного клапана будет иметь немного больший зазор между стержнем, чем у впускного аналога. Причина тому – большее тепловое расширение клапана, работающего на удаление отработанного газа.

Седла клапанов

Это контактная часть отверстия ГБЦ возле каждого цилиндра и тарелки клапана. Так как эта часть головки сталкивается с механическими и термическими нагрузками, она должна обладать хорошей устойчивостью к сильному нагреву и частым ударам (когда автомобиль едет быстро, обороты распределительного вала настолько высокие, что клапана буквально падают в седло).

Если блок цилиндров и его головка изготавливается из алюминиевого сплава, седла клапанов обязательно будут выполнены из стали. Чугун и так неплохо справляется с подобными нагрузками, поэтому седло в такой модификации выполняется в самой головке.

Существуют также вставные седла. Они изготавливаются из легированного чугуна или жаростойкой стали. Чтобы фаска элемента не так сильно изнашивалась, ее выполняют путем наслоения жаростойкого металла.

Вставное седло фиксируется в отверстии головки разными способами. В некоторых случаях оно запрессовывается, а в верхней части элемента выполняется проточка, которая в процессе монтажа заполняется металлом тела головки. Благодаря этому создается целостность узла из разных металлов.

Стальное седло крепится путем развальцовки верхней части в теле головки. Существуют седла цилиндрической и конической форм. В первом случае они монтируются до упора, а вторые имеют небольшой торцевой зазор.

Количество клапанов в двигателе

Стандартный 4-тактный двигатель внутреннего сгорания оснащается одним распределительным валом и двумя клапанами на один цилиндр. В таком исполнении одна деталь отвечает за впрыск смеси воздуха или просто воздуха (если топливная система имеет непосредственный впрыск), а другая – за отвод отработанных газов в выпускной коллектор.

Более эффективная работа у модификации двигателя, в которой на один цилиндр имеется четыре клапана – по два на каждую фазу. Благодаря такой конструкции обеспечивается лучшее наполнение камеры новой порцией ВТС или воздуха, а также ускоренное удаление выхлопных газов и проветривание полости цилиндра. Такими моторами начали комплектовать автомобили, начиная с 70-х гг прошлого столетия, хотя разработка таких агрегатов началась еще в первой половине 1910-х годов.

На сегодняшний день для улучшения работы силовых агрегатов существует разработка двигателя, в котором имеется пять клапанов. Два на выпуск, и три на впуск. Примером таких агрегатов являются модели концерна Volkswagen-Audi. Хотя принцип работы грм в таком моторе идентичен классическим вариантам, но конструкция этого механизма усложнена, из-за чего инновационная разработка стоит дорого.

Похожий нестандартный подход применяет также автопроизводитель Mercedes-Benz. Некоторые двигатели этого автопроизводителя оснащаются тремя клапанами на цилиндр (2 – впускные, 1 – выпускной). Дополнительно в каждой камере котелка устанавливается по две свечи зажигания.

Число клапанов производитель определяет по размеру камеры, в которую поступает топливо и воздух. Чтобы улучшить ее наполнение, нужно обеспечить лучший приток свежей порции ВТС. Для этого можно увеличить диаметр отверстия, а вместе с ним и размер тарелки. Однако такая модернизация имеет свои рамки. А вот установить дополнительный впускной клапан вполне реально, поэтому автопроизводители разрабатывают именно такие модификации ГБЦ. Так как скорость впуска важнее выпуска (удаление выхлопа производится под давлением поршня), то при нечетном количестве клапанов больше всегда будет впускных элементов.

Из чего изготавливают клапана

Так как клапаны работают в условиях максимальных температурных и механических нагрузок, они изготавливаются из металла, устойчивого к таким факторам. Больше всего нагревается, а также сталкивается с механическим воздействием место контакта седла и тарелки клапана. При высоких оборотах мотора клапаны быстро опускаются в седла, что создает удар на краях детали. Так же в процессе сгорания смеси воздуха и топлива тонкие края тарелки подвергаются резкому нагреву.

Помимо тарелки клапана нагрузке подвергаются еще и клапанные втулки. Негативными факторами, которые приводят к износу эти элементы, является недостаточная смазка и постоянное трение при быстром передвижении клапанов.

По этим причинам к клапанам предъявляются такие требования:

1. Они должны герметично закрывать впускное/выпускное отверстия;
2. При сильном нагреве края тарелки не должны деформироваться от ударов о седло;
3. Должны быть хорошо обтекаемыми, чтобы поступающей или удаляемой среде не создавалось сопротивление;
4. Деталь не должна быть тяжелой;
5. Металл должен быть жестким и прочным;
6. Не должен подвергаться сильному окислению (когда машина ездит редко, края головок не должны ржаветь).

Деталь, открывшая отверстие, в дизелях нагревается до 700 градусов, а в бензиновых аналогах – до 900 выше нуля. Ситуация усложняется тем, что при таком сильном нагреве открытый клапан не охлаждается. Выпускной клапан может быть изготовлен из любой высоколегированной стали, выдерживающей большой нагрев. Как уже было сказано, один клапан изготавливается из двух разных типов металла. Головка сделана из жаропрочных сплавов, а стержень – из углеродистой стали.

Что касается впускных элементов, то они охлаждаются за счет контакта с седлом. Тем не менее, их температура тоже высокая – порядка 300 градусов, поэтому не допускается, чтобы при нагреве деталь деформировалась.

Часто в состав сырья для создания клапанов входит хром, что повышает его термическую устойчивость. В процессе сгорании бензина, газа или дизтоплива выделяются некоторые вещества, которые могут агрессивно воздействовать на металлические детали (например, это окись свинца). Для предотвращения негативной реакции в материал головки клапана могут входить никель, марганец и азотные соединения.

И напоследок. Ни для кого не является секретом, что в любом двигателе со временем клапана прогорают. Вот небольшое видео о том, по каким причинам это происходит:

ПРИЧИНЫ по КОТОРЫМ прогорают КЛАПАНА в ДВИГАТЕЛЕ АВТОМОБИЛЯ 95% водителей ЭТОГО не ЗНАЛИ

Смотрите это видео на YouTube

Вопросы и ответы:

Что делают клапана в двигателе? Во время их открывания впускные клапаны обеспечивают приток свежего воздуха (или воздушно-топливной смеси) в цилиндр. Открытые выпускные клапаны отводят отработавшие газы в выпускной коллектор.

Как понять, что прогорели клапана? Ключевым признаком прогоревших клапанов является троение мотора независимо от оборотов. При этом мощность мотора прилично снижается, а расход топлива увеличивается.

Какие части открывают и закрывают клапаны? Шток клапана связан с кулачками распределительного вала. Во многих современных двигателях между этими деталями устанавливаются еще гидрокомпенсаторы.

Главная » Статьи » Устройство автомобиля » Клапан двигателя. Назначение, устройство, конструкция

Двигатели, в которых могут загнуться клапана: Зачем они нужны

 

Вы знаете, что такое «интерференционный двигатель»? Нет? Но тогда вы наверняка слышали, что существуют двигатели, в которых клапана могут встретиться с поршнями, в результате чего силовой агрегат серьезно выйдет из строя. Такие моторы и называют интерференционными. На самом деле многие читатели представляют, что это за двигатели. Особенно те, кому приходится часто менять ремень ГРМ, чтобы предотвратить его обрыв, который в интерференционных двигателях приводит к встрече клапанов с поршнями. Но почему при обрыве ремня или цепи ГРМ во многих автомобилях происходит подобное? И зачем нужны двигатели с большим риском повреждения в случае несвоевременного технического обслуживания? Давайте разбираться. 

 

Вы наверняка знаете, что в двигателях внутреннего сгорания главную работу превращения кинетической энергии в механическую выполняют поршни блока цилиндров, которые под воздействием энергии, получаемой при сгорании топлива, начинают двигаться внутри блока силового агрегата, передавая энергию на коленвал. Но помимо поршней не менее важную работу выполняют клапана, которые движутся в головке блока двигателя вверх и вниз, открывая и закрывая впускные и выпускные порты блока цилиндров. Основная работа клапанов заключается в подаче топлива и кислорода в цилиндры двигателя, где топливо и воздух сжимаются поршнями, прежде чем топливная смесь воспламеняется, приводя в движение внутренние компоненты двигателя, благодаря чему ваша машина двигается.  

 

Вот очень красивая и странно успокаивающая анимация поршней и клапанов двигателя в действии. С помощью этого ролика вы поймете, как работает двигатель внутреннего сгорания:

 

 

Как вы видели, движение клапанов осуществляется с помощью распределительного вала – распредвала (или валов/распредвалов). Распредвал приводится в движение за счет ремня или цепи (или нескольких ремней или цепей). Ремень или цепь соединяется с коленчатым валом (коленвалом) двигателя. Эти ремни или цепи называются ремни/цепи газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя, поскольку именно они приводят в движение распредвал. На распредвале есть кулачки, которые, двигаясь, контролируют время открытия и закрытия клапанов двигателя. Это объяснение простыми словами. Конечно, на самом деле все немного сложнее.

 

Смотрите также: Как работает система газораспределения и почему так важно следить за ремнем ГРМ?

 

Таким образом, клапана одновременно двигаются с поршнями двигателя вверх и вниз. Но именно из-за этого принципа работы клапанов и поршней во многих двигателях может случиться драма – клапана могут встретиться с поршнями.

Обычно, когда все работает хорошо, открытие и закрытие клапанов синхронизировано так, что при открытии клапана и поршни никогда не занимают одинаковое пространство в блоке цилиндров.

 

Когда поршень находится в самом вверху блока цилиндра двигателя и не может больше двигаться вверх, то в этом положении клапана закрыты, так как в этот момент происходит сжатие (это положение называют верхняя мертвая точка). 

 

Верхняя мертвая точка — положение поршня в цилиндре, соответствующее максимальному расстоянию между любой точкой поршня и осью вращения коленчатого вала

 

Когда положение поршня находится в верхней мертвой точке, клапан (клапана) при правильной работе двигателя не должен находиться на пути поршня.

 

Смотрите также: По каким принципам работает двигатель Инфинити с изменяемой степенью сжатия, подробная информация

 

А теперь мы поговорим непосредственно об интервенционных движках, где может произойти ужасное: клапана могут встретиться во время работы двигателя с поршнями. Это может случиться при обрыве ремня или цепи ГРМ. Естественно, если подобное произойдет во время работы мотора, то двигатель выйдет из строя. Ведь при повреждении цепи/ремня ГРМ клапана перестают перемещаться, что означает, что некоторые из них застрянут в открытом положении и обязательно встретятся с поршнями. 

 

Если поршень имеет достаточно большой ход в цилиндре, что позволяет ему фактически встретиться с открытым клапаном, то такие двигатели в науке называют интерференционными. Если же поршни не могут добраться до клапанов, то это обычные свободно работающие моторы.

 

 

Итак, если этот поршень попал в клапана, это очень и очень плохие новости для автовладельца. Клапана могут изгибаться, загибаться или ломаться. Также в результате подобного краха поршень может получить некоторый ущерб, в результате чего поршень внутри цилиндра двигателя будет сильно поврежден. Как правило, в этом случае владельца автомобиля ждет адский счет за восстановительный ремонт мотора.  

 

Вот какой звук может появиться, если произойдет худшее:

 

 

В свободно работающих двигателях при обрыве ремня или цепи ГРМ подобного разрушения клапанов и поршней не происходит, поскольку в этом случае мотор просто останавливает свою работу, а клапана и поршни не могут встретиться. В этом случае вам нужно просто заменить ремень или цепь ГРМ на новые. 

 

Читая это, кто-то, наверное, подумал: черт возьми, зачем кому-то нужно было создавать такие двигатели, где клапана могут встретиться с поршнями? Ведь при создании подобных моторов было ясно, что обрыв ремня или цепи ГРМ – вполне распространенное явление в мире. Кто создал такой двигатель и зачем?

 

Например, почти каждый современный двигатель Nissan является двигателем интерференции

 

Ответ: таких инженеров и конструкторов немало. Сегодня многие автомобильные компании выпускают двигатели, где при обрыве ремня ГРМ или цепи ГРМ клапана встречаются с поршнями. И скорее всего, у большинства наших читателей в автомобиле установлен такой мотор. Но главный вопрос: почему сегодня многие автопроизводители создают такие двигатели?

 

Основная причина в том, что все автокомпании хотят выпускать хорошие двигатели. В современном мире понятие «хороший двигатель» включает: мощность, крутящий момент, экономичность, эффективность и т. п. Но для обеспечения таких характеристик моторам необходима высокая степень сжатия.

 

От сжатия зависит, насколько топливо и воздушная смесь будут сжаты в цилиндрах двигателя. Чем больше сжать топливную смесь, тем больше энергии вы получите от 1 литра топлива. Как видите, чем больше степень сжатия, тем больше мощности получается при сгорании топлива, что, в свою очередь, снижает его расход в определенный момент времени. 

 

Большое сжатие также означает, что толкание поршней в цилиндре будет происходить дальше и дальше вверх. Сами понимаете, что это также означает, что верхняя часть поршня в двигателе с большой степенью сжатия достигнет места, где могут появиться открытые клапана. В итоге теоретически при рассинхронизации газораспределительного механизма клапана и поршни могут встретиться в одном месте и повредить друг друга. 

 

Кстати, это также объясняет, почему почти все дизельные двигатели являются интерференционными: по своей природе дизели – очень мощные компрессионные моторы (двигатели с большой степенью сжатия).

 

Преимущества высокой компрессии настолько хороши, что многие разработчики двигателей решают, что лучше производить силовые агрегаты, в которых есть риск встретиться клапанам с поршнями. Но если вы будете строго следовать рекомендациям производителя и своевременно менять цепь или ремень ГРМ (как правило, примерно каждые 100 000 км или около того, как видите, не так часто, как, например, моторное масло с фильтрами), то тогда вам действительно не нужно беспокоиться о возможном выходе двигателя из строя из-за обрыва. Правда, если вы будете приобретать оригинальные ремни и цепи ГРМ.

Но, к сожалению, все равно у многих автолюбителей есть беспокойство по поводу обрыва цепи или ремня ГРМ. Даже если своевременно менять их. Да, тогда в 99,9% случаев вряд ли двигатель выйдет из строя из-за встречи клапанов с поршнями. Но тем не менее вероятность подобного события никто не отменял. А когда у нас есть беспокойство, то нет нужного удовлетворения от владения автомобилем, в отличие от спокойствия автовладельцев, чьи автомобили оснащены обычными двигателями, в которых клапана с поршнями не могут встретиться при обрыве цепи/ремня ГРМ.

 

Хотя в целом это довольно разумный компромисс. Но, как видите, для того чтобы двигатель в 99,9% случаев не вышел из строя, нужно периодически прилагать определенные усилия и нести траты. Но тем не менее на данный момент подобные интерференционные двигатели, наверное, – лучшее решение в автопромышленности, которое помогло разработчикам улучшить экономичность и мощность современных автомобилей, а также снизить уровень выбросов вредных веществ в атмосферу. 

 

Так что если ваша машина оснащена двигателем, в котором при обрыве ремня/цепи ГРМ гнет клапана, то просто своевременно меняйте ремень и цепь. Когда менять, вы можете узнать из руководства к автомашине или в техническом центре. Также советуем для замены ремня/цепи ГРМ обращаться в проверенные автомастерские или в дилерские технические центры. Помните, что лучше переплатить, чем потом получить поврежденные клапана и поршни в двигателе. 

 

В том числе на опасность загиба клапанов о поршни стоит обратить внимание всем покупателям подержанных машин. Дело в том, что предыдущий владелец мог и не менять ремень/цепь вовремя. Поэтому если вы приобрели подержанный автомобиль, то советуем поменять ремень или цепь на новые как можно скорее. Если, конечно, ваша машина оснащена мотором, в котором есть риск повреждения клапанов о поршни.

ЗАЧЕМ НУЖНЫ ГИДРОКОМПЕНСАТОРЫ | Наука и жизнь

Работа гидрокомпенсатора теплового зазора клапанов газораспределительного механизма

Открыть в полном размере

‹

›

В результате износа деталей автомобильного двигателя зазоры на клапанах газораспределительного механизма неизбежно увеличиваются, поэтому время от времени приходится их регулировать. Занятие это не слишком сложное, но трудоемкое, требующее определенной квалификации и внимательности. Избежать частой регулировки клапанного механизма и сделать его работу более мягкой помогают гидрокомпенсаторы. Статья рассказывает о том, как они устроены и каких сюрпризов ждать, если вы воспользуетесь нашим советом и установите гидрокомпенсаторы на свой автомобиль. Одна из основных систем двигателя внутреннего сгорания — газораспределительный механизм (ГРМ). Он отвечает за распределение по цилиндрам бензино-воздушной смеси в бензиновых двигателях (или воздуха — в дизельных) и за выпуск выхлопных газов. В состав ГРМ входят распределительный вал с кулачками (один или несколько), клапаны и многочисленные детали, закрывающие клапаны и передающие на них усилия от кулачков распределительного вала: пружины, толкатели, штанги, рычаги коромысел и сами коромысла. Порядок расположения и форма кулачков на распределительном валу задают последовательность и продолжительность открытия и закрытия клапанов.

Распределительный вал может находиться в блоке цилиндров (такое расположение называют нижним) или в головке блока цилиндров (верхнее расположение). Если вал «нижний», то усилие с кулачков на клапаны передают специальные толкатели, штанги и коромысла, если же вал «верхний», то удается обойтись без штанг. В этом случае усилие могут передавать рычаги или толкатели (или и те и другие вместе), находящиеся в непосредственном контакте с распределительным валом.

Клапанный механизм действует в чрезвычайно жестких условиях. Его детали испытывают высокие ударные и инерционные нагрузки, а также термические напряжения (клапаны работают при очень высокой температуре, причем нагрев их весьма неравномерен). Кромки тарелок клапанов и седла подвергаются эрозии, а распределительные валы, толкатели и направляющие втулки — действию трения. При этом все детали механизма должны действовать четко и слаженно, ведь от правильности их работы зависят все характеристики двигателя, начиная с мощности и кончая составом выхлопных газов.

Во время прогрева двигателя детали газораспределительного механизма нагреваются и их размеры увеличиваются. Чтобы при высокой температуре клапаны плотно закрывались, между элементами ГРМ необходимо оставлять небольшие тепловые (термические) зазоры. Заметим, что впускные и выпускные клапаны нагреваются до разной температуры (выпускные существенно горячее впускных), поэтому и зазоры на них могут быть разными. В двигателях большинства легковых автомобилей величина зазора на впускных клапанах составляет 0,15-0,25 мм, а на выпускных — 0,2-0,35 мм и даже больше.

Если тепловой зазор отрегулирован неправильно, в зависимости от того, «в какую сторону» сделана ошибка, могут возникнуть разные технические неисправности.

Когда зазор отсутствует или, как говорят, клапаны перетянуты, они полностью не закрываются. Если в бензиновом моторе не закрываются впускные клапаны, то смесь может вспыхивать во впускном коллекторе — вследствие этого двигатель не развивает полную мощность и плохо запускается. Неплотность выпускных клапанов приводит к прогару их тарелок и седел. Неплотность клапанов дизеля делает его и вовсе неработоспособным.

Если же зазоры в клапанном механизме велики, то возникают значительные ударные нагрузки на детали и в двигателе появляется резкий частый стук. Распределительный вал да и все остальные детали механизма быстро изнашиваются. От этого клапаны открываются не полностью, а значит, уменьшается их проходное сечение. Наполняемость и вентиляция цилиндров ухудшаются, вследствие чего падает мощность двигателя и повышается содержание токсичных примесей в выхлопных газах.

Величина зазоров на клапанах ГРМ должна устанавливаться в зависимости от температуры деталей двигателя. Между тем большинство регулировщиков клапанов пользуются одним и тем же обычным плоским щупом, независимо от того, контролируют ли они зазоры при температуре воздуха ниже нуля или при +30^оС. А разница есть: например, для двигателя «ВАЗ-2106» она составляет почти 0,05 мм.

Чтобы смягчить работу клапанов и избежать частой регулировки клапанного механизма, конструкторы автомобилей предлагали разные устройства.

Однако на двигателях внутренне го сгорания прижились только так называемые гидрокомпенсаторы теплового зазора клапанов. Суть их работы заключается в автоматическом изменении длины компенсатора на величину, равную тепловому зазору. Детали компенсатора перемещаются одна относительно другой, во-первых, под действием встроенной в него пружины и, во-вторых, за счет подачи масла под давлением из системы смазки двигателя.

Обычный гидрокомпенсатор представляет собой корпус, внутри которого установлена подвижная плунжерная пара, состоящая в свою очередь из втулки и подпружиненного плунжера с шариковым клапаном (см. рисунок). Корпусом может служить цилиндрический толкатель (такая конструкция применяется в гидрокомпенсаторах для двигателей «ВАЗ-2108»), часть головки блока цилиндров («ВАЗ-2101»-«ВАЗ-2106»). На двигатели УМЗ 331.10 («Москвич-2141» и «Иж-2126 Ода») иногда ставят гидрокомпенсаторы, корпусом которых служат элементы рычагов привода клапанов.

Плунжерная пара — самая ответственная часть гидрокомпенсатора. Зазор между втулкой и плунжером составляет всего 5-8 микрон. Благодаря этому, с одной стороны, детали более или менее свободно перемещаются относительно друг друга, с другой — сохраняется герметичность соединения. В нижней части плунжера есть отверстие, которое закрывается обратным шариковым клапаном. Между втулкой и плунжером установлена достаточно жесткая пружина.

Когда кулачок распределительного вала располагается тыльной стороной к толкателю, между корпусом и распределительным валом остается тепловой зазор. Масло поступает в плунжер через масляный канал из системы смазки (а). Одновременно с этим плунжер под действием пружины поднимается и компенсирует зазор, а в полость под плунжером через шариковый клапан из системы смазки двигателя также попадает масло. По мере того как вал поворачивается, кулачок начинает давить на толкатель и перемещает его вниз

(б). Обратный шариковый клапан в этот момент закрывается, и плунжерная пара начинает работать как жесткий элемент (масло можно считать несжимаемой жидкостью), передавая усилие на клапан (в). Небольшая часть масла все же выдавливается из-под плунжера через зазор между ним и втулкой. Утечка компенсируется поступлением масла из системы смазки. Из-за нагревания деталей во время работы двигателя происходит некоторое изменение длины гидрокомпенсатора, но система сама автоматически компенсирует зазор, изменяя объем дополнительной порции масла.

Гидрокомпенсаторы существенно упрощают обслуживание двигателя, но с ними надо более внимательно подходить к выбору масла и масляного фильтра. Дело в том, что больше всего гидрокомпенсаторы «боятся» увеличения зазоров в плунжерной паре. Когда зазор увеличивается, происходит утечка масла из-под плунжера, пара становится «не жесткой» и компенсатор просто не успевает срабатывать. Эта неисправность выдает себя резким стуком во время работы двигателя. Примерно то же самое происходит и при неисправности клапана, только масло вытекает не через зазор между плунжером и втулкой, а через клапан.

Иногда плунжерную пару заклинивает. В зависимости от того, в каком положении заклинило детали, либо в клапанном механизме образуется слишком большой зазор (возникают ударные нагрузки, сопровождающиеся резким стуком и повышенным износом деталей), либо клапаны оказываются «зажатыми» (возрастает нагрузка на распределительный вал, повышается износ деталей, резко падает мощность, появляются хлопки в системе впуска и «стрельба» в выхлопном тракте).

Вопреки распространенному мнению, что даже самое простое дополнительное устройство неизбежно снижает надежность любого прибора, гидрокомпенсаторы гарантируют более стабильную работу газораспределительного механизма. Так что владельцам «Жигулей», «Москвичей» и других отечественных автомобилей стоит подумать об их приобретении. Гидрокомпенсаторы есть в каждом автомагазине, а с их установкой справятся на любой станции техобслуживания. По силам эта работа и тем, кто берется сам ремонтировать свою машину.

Клапанный механизм

16.05.2010

Краткий обзор типов клапанного механизма

Воздух и топливо входят в камеру сгорания, а отработавшие газы покидают ее через порты клапанов. Клапаны, расположенные в портах камеры сгорания, открываются и закрываются, позволяя обеспечивать прохождение воздушно-топливной смеси/отработавших газов или герметизировать камеру сгорания. Для правильной работы двигателя клапаны должны открываться и закрываться в правильные моменты времени.

Фазы газораспределения (моменты открывания или закрывания клапанов) задаются распределительным валом, воздействующим на клапанный механизм.

В автомобильных двигателях используются два основных типа клапанного механизма. Это -клапанный механизм с верхним расположением клапанов (OHV) и клапанный механизм с верхним расположением распределительного вала (ОНС). В клапанном механизме OHV используется один распределительный вал, центрально расположенный в блоке цилиндров. Кулачки распределительного вала посредством группы взаимосвязанных механических элементов управляют моментами открывания и закрывания клапанов, расположенных в головке цилиндров. Клапанный механизм ОНС использует один или несколько распределительных валов, установленных прямо на головке цилиндров над клапанами. Моменты открывания и закрывания клапанов задаются кулачками распределительного вала (валов).

 
Клапанный механизм со штангами толкателей (OHV)

Двигатели со штангами толкателей, также известные как двигатели с верхним расположением клапанов (OHV), имеют один распределительный вал, расположенный в блоке цилиндров. Клапаны располагаются в головке цилиндров над камерой сгорания. Клапаны открываются и закрываются в результате воздействия кулачков распределительного вала на толкатели, штанги толкателей и клапанные рычаги («коромысла»).

Основные элементы клапанного механизма OHV — это:
•    Головка цилиндров
•    Клапаны
•    Седла клапанов
•    Направляющие втулки клапанов
•    Клапанные пружины
•    Распределительный вал
•    Штанги толкателей
•    Толкатели
•    Клапанные рычаги
•    Привод распределительного вала
•    Привод клапана с верхним расположением

Двигатели имеют каналы, которые пропускают воздушно-топливную смесь в цилиндры и выпускают отработавшие газы, образующиеся после сгорания смеси. Эти каналы, называемые портами клапанов, очень плотно герметизируются на протяжении четырехтактного цикла. Клапаны должны открывать и закрывать порты в точные моменты времени.

Когда распределительный вал вращается, кулачок воздействует на толкатель. Толкатель нажимает на штангу толкателя, которая толкает вверх один из концов клапанного рычага. Другой конец клапанного рычага надавливает на шток клапана и заставляет клапан преодолевать усилие пружины и открываться. После того как кулачок проходит толкатель, клапанная пружина воздействует на клапан, и далее на клапанный рычаг, штангу толкателя и толкатель. Когда кулачок поворачивается достаточно далеко, клапан плотно закрывается в седле клапана.

Привод распределительного вала

В двигателях ОНС распределительный вал (ы) располагается в головке цилиндров.

Преимущества верхнего распределительного вала заключаются в следующем:

•    Меньшее количество элементов в клапанном механизме
•    Более высокая точность и прямой привод клапанов
•    Уменьшение потерь на трение

Один распределительный вал с верхним расположением (SOHC)

Двигатели SOHC обычно имеют по два клапана на цилиндр. В двигателях SOHC используются толкатели роликового типа, которые располагаются под распределительным валом, или клапанные рычаги, которые находятся над распределительным валом.

Два распределительных вала с верхним расположением (DOHC)

В двигателе DOHC работа по открыванию клапанов распределяется между двумя распределительными валами. В двигателях DOHC обычно имеется по четыре клапана на цилиндр. Большее количество клапанов на цилиндр позволяет более эффективно впускать воздушно-топливную смесь на ходе впуска и выпускать отработавшие газы на ходе выпуска.

В двигателях DOHC для воздействия на клапаны используются или толкатели роликового типа или механические толкатели прямого действия.

Привод распределительного вала

Задача газораспределительного механизма заключается в координации впуска воздушно-топливной смеси и выталкивания отработавших газов при возвратно-поступательном перемещении поршня. Это выполняется посредством синхронизации вращения коленчатого вала с распределительным валом (ами). Т.к. коленчатый вал выполняет два оборота на каждый цикл сгорания, а распределительный вал делает только один оборот, передаточное число всегда должно быть равно 2:1. Моменты открывания и закрывания клапанов обозначаются в градусах поворота коленчатого вала. Имеются различные варианты привода распределительного вала. В качестве привода клапанного механизма (а точнее, распределительного вала) могут использоваться:

•    Зубчатые колеса
•    Цепь
•    Ремень

Головка цилиндров для клапанного механизма со штангами толкателей (OHV)

Головка цилиндров крепится болтами сверху на блоке цилиндров и образует «крышу» камеры сгорания. Головка цилиндров:
•    уплотняет верхние зоны цилиндров.
•    размещает свечи зажигания.
•    размещает седла клапанов, направляющие втулки клапанов и порты для впускных и выпускных клапанов.
•    размещает клапанный механизм.
•    имеет опорные поверхности для установки впускного и выпускного коллекторов.

Как и блок цилиндров, головка цилиндров изготавливается из чугуна или алюминиевого сплава. Впускной и выпускной коллекторы крепятся к головке цилиндров напротив портов клапанов. Большинство двигателей V-6 или V-8 имеют по две головки цилиндров — по одной для каждого ряда цилиндров. Верхняя часть головки цилиндров изготавливается таким образом, чтобы на ней можно было установить клапанные рычаги или другие элементы клапанного механизма.

Прокладка головки цилиндров

Прокладка головки цилиндров обеспечивает газо- и водонепроницаемость стыка между головкой цилиндров и блоком цилиндров. Кроме того, прокладка головки цилиндров компенсирует любые незначительные неровности, имеющиеся на сопрягаемых поверхностях. По этой причине прокладка головки цилиндров должна изготавливаться из достаточно податливого материала.

Болты головки цилиндров

Болты крепления головки цилиндров надежно фиксируют головку цилиндров относительно блока цилиндров. Имеются два типа болтов крепления головки цилиндров: обычные и «с затяжкой до предела текучести». Обычные болты затягиваются поэтапно с использованием динамометрического ключа с постепенным увеличением момента затяжки. Болты с затяжкой до предела текучести также затягиваются с последовательным постепенным увеличением момента затяжки. Однако, заключительная стадия — это затяжка болтов на заданный угол, используя угломер. На этой заключительной стадии резьба слегка деформируется, что способствует созданию большей «несущей способности» болта. Вследствие деформирования резьбы болтов крепления головки цилиндров в процессе затягивания, болты с затяжкой до предела текучести можно повторно использовать только в том случае, когда это разрешено изготовителем автомобиля.

Клапаны

Клапан имеет круглую головку с конической поверхностью (фаской), которая уплотняется в седле в головке цилиндров. Вследствие конструкции клапана, имеющей шток и головку, такой клапан иногда называется тарельчатым клапаном.

Головка клапана — это больший по диаметру конец клапана, который герметизирует порт клапана. Поверхность головки цилиндров, относительно которой клапан обеспечивает уплотнение, называется седлом клапана. Головка клапана имеет механически обработанную поверхность, называемую посадочной фаской или рабочей (уплотняющей) поверхностью клапана. Посадочная фаска клапана — это место контакта между клапаном и седлом клапана. И посадочная фаска клапана и седло клапана должны быть механически обработаны таким образом, чтобы образовать герметичное уплотнение при закрытом положении клапана. Полный контакт между клапаном и седлом клапана необходим для того, чтобы отводить тепло от рабочей поверхности клапана в головку цилиндров. «Стойкость клапана» определяется толщиной головки клапана.

Седло клапана

Седло клапана — это зона контакта головки цилиндров с посадочной фаской клапана, когда клапан находится в закрытом положении. Седла имеются и у впускных и у выпускных клапанов. Зона седла клапана должна быть достаточно твердой, чтобы постоянно противостоять ударам, т.к. клапан открывается и закрывается достаточно быстро. Седло также должно быть способно обеспечивать теплопередачу, чтобы клапан не перегревался и не деформировался. Поскольку отработавшие газы коррозионно агрессивны, седла выпускных клапанов должны быть устойчивыми к воздействию коррозии. Вставное седло клапана запрессовывается в головку цилиндров. Эта вставка изготавливается из материала, отличного от материала головки цилиндров и имеющего необходимую твердость, тепловые и противокоррозионные свойства.

Шток клапана

Шток клапана — это длинная, узкая часть, расположенная над головкой. Шток клапана имеет канавку на конце, которая используется для закрепления клапана в головке цилиндров посредством сухарей. На конце штока клапана устанавливается клапанная пружина. Пружина сжимается в требуемом положении на штоке клапана посредством того, что снизу она опирается на поверхность гнезда пружины в головке цилиндров, а сверху фиксируется в требуемом положении на верхней части штока клапана посредством тарелки и сухарей. Тарелка и сухари удерживаются в требуемом положении постоянным давлением на них со стороны пружины и фиксируются в канавке штока клапана, таким образом обеспечивая постоянное стремление клапана в закрытое положение. Шток клапана проходит через направляющую втулку клапана, которая также удерживает клапан в требуемом положении в головке цилиндров.

Направляющие втулки клапанов

Направляющие втулки клапанов обеспечивают точность посадки клапанов в головке цилиндров. Они позволяют штокам клапанов проходить через камеру сгорания к верхней зоне головки цилиндров, в которой устанавливаются клапанные пружины. Некоторые направляющие втулки клапанов являются неотъемлемой частью отливки головки цилиндров. Другие направляющие втулки клапанов представляют собой вставки из «мягкого» сплава, которые изготавливаются отдельно и затем запрессовываются в головку цилиндров. Радиальный зазор между направляющей втулкой клапана и штоком клапана минимален. Он точно рассчитывается только для обеспечения достаточного пространства для смазки и свободного возвратно-поступательного перемещения штока.

Конструкции, в которых на один цилиндр приходится три или четыре клапана, используются потому, что «многоклапанная» схема более точна и эффективна. В трех клапанной конструкции обычно используются два клапана для впуска и один клапан для выпуска. В четырех-клапанной конструкции используются по два клапана для впуска и выпуска.

Клапанный зазор

Когда клапан перемещается в закрытое положение, он должен плотно сесть в седле клапана. Чтобы выполнить это, не должно быть никакого давления на шток клапана. На некоторых двигателях создается небольшое пространство между кончиком штока клапана и приводом (клапанным рычагом, толкателем, гидравлическим толкателем). Это пространство называется клапанным зазором. Клапанный зазор должен быть точно отрегулирован, чтобы избежать повышенного шума и обеспечить надежную работу. Если клапанный зазор слишком велик, двигатель работает шумно. Если клапанный зазор отсутствует, клапан не способен плотно сесть в седле клапана. Отработавшие газы смогут проходить через седло клапана и в конечном счете прожечь отверстие в клапане в месте протечки. В некоторых двигателях клапанный зазор поддерживается механическими мерами, такими как установка регулировочной прокладки.

Конструкции с механической регулировкой зазора могут требовать периодических регулировок. В некоторых двигателях клапанный зазор поддерживается автоматически посредством гидравлических устройств. Гидравлическое устройство (толкатели различной конструкции) удлиняется под воздействием гидравлического давления масла, что позволяет обеспечить постоянный контакт с кончиком штока клапана. При закрывании клапана давление масла сбрасывается, позволяя клапану плотно сесть в седло клапана (закрыться).

Клапанные пружины

Клапанная пружина отвечает за плотность посадки клапана в седле клапана при закрытии клапана. Пружина устанавливается в верхней зоне головки цилиндров вокруг штока клапана. Верхние и нижние тарелки предотвращают износ пружины и удерживают ее на месте. Сухари клапана, устанавливаемые в верхнюю тарелку пружины, фиксируются в канавке штока клапана и удерживают все перечисленные элементы в требуемом положении.

Усилие пружины

Клапанная пружина должна быть способна создавать усилие, достаточное, чтобы удерживать клапан в седле клапана плотно закрытым. Кроме того, клапанные пружины должны удерживать все элементы клапанного механизма в контакте друг с другом, т.к. двигатель работает с высокой частотой вращения. В то же самое время, клапанная пружина не должна создавать слишком большое усилие, т.к. это вызовет преждевременный износ элементов. Поэтому клапанные пружины рассчитываются на создание вполне определенного усилия, отвечающего конкретной конструкции двигателя.

Рабочая высота пружины

Рабочая высота — это длина пружины, когда она установлена в головку цилиндров, а клапан полностью закрыт.

Распределительный вал

Распределительный вал управляет фазами газораспределения клапанов (моментами открывания и закрывания клапанов).

Распределительный вал приводится в движение коленчатым валом посредством зубчатой передачи, цепного или ременного привода.

Распределительный вал вращается с частотой вращения, равной половине частоты вращения коленчатого вала, что позволяет обеспечивать правильное газораспределение в четырех тактах сгорания. Открывание и закрывание клапанов выполняется кулачками, расположенными на распределительном вале. Каждому клапану двигателя, независимо от конструкции последнего, соответствует свой собственный кулачок на распределительном вале. В зависимости от конструкции двигателя в нем может иметься только один или несколько распределительных валов.

Подъем клапана

Высота подъема клапана — это расстояние, на которое приподнимается клапан над седлом клапана при полном открывании клапана. Высота подъема клапана задается высотой кулачка и конструкцией клапанного механизма. Клапан должен приподниматься настолько, чтобы позволить воздушно-топливной смеси свободно входить в цилиндр, а отработавшим газам свободно вытекать из цилиндра, и при этом клапан не должен сталкиваться с поршнем, а пружина не должна заедать.

Продолжительность открытого состояния клапана

Продолжительность открытого состояния клапана -это отрезок времени, в течение которого кулачок распределительного вала удерживает клапан открытым. Продолжительность измеряется в градусах поворота распределительного вала и задается формой кулачка. Изменение продолжительности воздействует на рабочие характеристики двигателя, определяя, какой крутящий момент и мощность генерируются при данной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Перекрытие клапанов

Перекрытие клапанов -это состояние, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно.

Перекрытие клапанов обычно имеет место в последней части хода выпуска четырехтактного цикла. Чтобы обеспечить хорошее прохождение воздушного потока в цилиндр на ходе впуска, впускной клапан должен начать открываться раньше, чем закончится ход выпуска.

Перекрытие клапанов задается расположением кулачков на распределительном вале. Перекрытие клапанов измеряется в градусах поворота распределительного вала. Изменение перекрытия клапанов оказывает влияние на рабочие характеристики двигателя.

Клапанный механизм с верхним расположением клапанов

В двигателе OHV, в котором распределительный вал устанавливается ниже клапанов в блоке цилиндров, для приведения в движение цепи газораспределительного механизма, которая вращает звездочку распределительного вала, используется звездочка коленчатого вала.

Штанги толкателей

В двигателе OHV штанги толкателей передают движение на подъем от распределительного вала и толкателей к клапанам. Штанги толкателей изготавливаются из жесткой стальной трубы и имеют на концах чашеобразные или шаровые головки. На некоторых двигателях используются штанги толкателей с изменяющейся длиной, что позволяет обеспечить первичную регулировку зазора с помощью гидравлических толкателей.

Клапанные рычаги

Клапанный рычаг передает движение от штанги толкателя или распределительного вала к клапану, полностью изменяя направление перемещения. Ось для клапанного рычага проходит через сам рычаг (высверливается отверстие для оси), поэтому клапанный рычаг может качаться на оси такого клапанного рычага.

Толкатели клапанов

Толкатели клапанов передают движение подъема от кулачков к штокам клапанов. Толкатель предохраняет шток клапана от бокового давления. Толкатели могут быть жесткими или иметь гидравлический привод. Кроме того, толкатели могут иметь или плоскую контактную поверхность или роликовый механизм, позволяющий уменьшить трение.

Жесткий толкатель клапана

Жесткий толкатель клапана передает движение от кулачка к клапану. Жесткий толкатель — это цельный элемент, не имеющий никаких движущихся частей. Двигатели, оснащенные жесткими толкателями, требуют выполнения периодических регулировок, позволяющих уменьшить износ клапанного механизма и устранить шум.

Гидравлические толкатели клапанов

Гидравлические толкатели не только передают движение, но также могут компенсировать изменения величины клапанного зазора. Гидравлический толкатель — это гидравлический цилиндр, который регулирует величину клапанного зазора, используя давление моторного масла и усилие, создаваемое внутренней пружиной.

Роликовые толкатели и толкатели с плоской рабочей поверхностью

Распределительный вал, воздействуя на плоскую поверхность толкателя, создает трение. Чтобы уменьшить трение, некоторые толкатели имеют ролик, встроенный в зону контактной поверхности толкателя. Распределительный вал контактирует с роликом, а не с плоской поверхностью (причиной трения). Клапанный рычаг с роликом аналогичен клапанному рычагу и имеет то же самое преимущество, что и роликовый толкатель. Один конец клапанного рычага с роликом подпирается толкателем, который управляет регулировкой зазора. Другой конец клапанного рычага с роликом воздействует на клапан по мере того, как распределительный вал «наезжает» на ролик.

Толкатели клапанов при верхнем расположении распределительного вала (ОНС)

Английский термин «cam follower» — это другой термин для обозначения механического толкателя клапана («mechanical lifter»). Обратитесь к гл. «Толкатели клапанов».

Жесткие толкатели клапанов «поршневого типа»

Жесткие толкатели клапанов, так называемого, «поршневого типа», используемые в двигателях ОНС и DOHC, предлагают способ корректировки клапанного зазора. Регулировочные прокладки различной толщины позволяют изменять зазор между распределительным валом и толкателем.

Гидравлические компенсаторы клапанных зазоров при верхнем расположении распределительного вала (ОНС)

Гидравлический компенсатор клапанного зазора -это вариант гидравлического толкателя для двигателя ОНС. На многих двигателях ОНС клапанные зазоры регулируются автоматически гидравлическими компенсаторами клапанных зазоров. Гидравлические компенсаторы клапанных зазоров устраняют потребность в ручной регулировке клапанов. Гидравлический компенсатор клапанного зазора «поршневого типа» располагается между верхушкой штока клапана и распределительным валом. В этой конструкции распределительный вал контактирует непосредственно с верхней поверхностью регулятора зазора.

Гидравлические компенсаоры клапанных зазоров, установленные в клапанных рычагах

Гидравлические компенсаторы клапанных зазоров, установленные в клапанных рычагах, во многом работают подобно гидравлическому компенсатору зазора «поршневого типа», за исключением того, что они находятся в контакте с клапанными рычагами, а не с распределительным валом.

Гидравлический компенсатор зазора, установленный в клапанном рычаге, не имеет корпуса регулятора, но шариковый клапан, плунжер и внутренний корпус работают также, как и в гидравлическом компенсаторе зазора «поршневого типа», что позволяет поддерживать нулевой клапанный зазор.

Привод распределительного вала с верхним расположением

Чтобы приводить в движение распределительный вал (ы), шкив или звездочка на конце коленчатого вала приводит в движение ремень или цепь газораспределительного механизма, который (ая), в свою очередь, приводит во вращение шкив (ы) или звездочку (и) распределительного вала (ов). Шкивы или звездочки распределительных валов, имеющие кинематическую связь с цепью или ремнем, затем приводят во вращение каждый распределительный вал. Шкив зубчатого ремня газораспределительного механизма, расположенный на коленчатом вале, имеет количество зубьев, равное половине количества зубьев на шкивах распределительных валов, поэтому распределительные валы совершают один оборот на каждые два оборота коленчатого вала. Привод распределительного вала типа ОНС также включает в себя натяжной шкив (натяжитель) и пружину натяжителя или гидравлический автоматический натяжитель, которые обеспечивают натяжение цепи или ремня газораспределительного механизма и фазы газораспределения клапанов.

Комбинированный ременно-цепной привод

Другой тип привода DOHC — это комбинация ременного и цепного привода. В этой конструкции ремень газораспределительного механизма приводит в движение впускной распределительный вал, а цепь газораспределительного механизма -выпускной распределительный вал. Главное преимущество этой конструкции заключается в том, что она позволяет клапанам располагаться под более вертикальным углом. Этот угол обеспечивает увеличение эффективности сгорания, улучшение экономии топлива и более низкую токсичность выхлопа.

Комбинированный ременно-зубчатый привод

В этой компоновке с двумя распределительными валами с верхним расположением (DOHC) ремень и шкив используются для привода от коленчатого вала только одного распределительного вала. Второй распределительный вал приводится в движение от первого посредством зубчатой передачи с косыми зубьями. Одно из косозубых зубчатых колес имеет на один зуб больше, чем другое. Зубчатое колесо с дополнительным зубом называется фрикционным зубчатым колесом, потому что оно обеспечивает плотный контакт между зубчатыми колесами. Это заедание уменьшает уровень шума в шестернях и клапанном механизме в процессе работы.

Регулируемое газораспределение

В некоторых двигателях DOHC используется регулируемое газораспределение (VCT). Аналогичная система известна и под аббревиатурой WT. В любой из этих систем гидравлическое исполнительное устройство изменяет фазы газораспределения клапанов, т.е. моменты открывания и закрывания клапанов. Газораспределение изменяется в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала двигателя и позволяет улучшить характеристики двигателя.

автозапчасти в москве

← Блок цилиндров в сборе Система смазки двигателя →

Как регулировать клапана на двигателе д 442

Содержание

1. Регулировка клапанов дт 75 двигатель а 41. Регулировка клапанов и декомпресионного механизма
2. Технические характеристики
3. РЕГУЛИРОВКА ЗАЗОРОВ В КЛАПАННОМ МЕХАНИЗМЕ
4. Описание
5. Модификации
6. Регулировка клапанов. Разбираем.
7. Техническое обслуживание
8. Неисправности
9. Зачем нужны клапаны
10. Видео

Регулировка клапанов дт 75 двигатель а 41.

Регулировка клапанов и декомпресионного механизма

Технические характеристики

ПАРАМЕТРЫ	ЗНАЧЕНИЕ
Вес двигателя, кг	930
Размеры (длина/ширина), мм	1425/827
Материал блока цилиндров	чугун
Система питания	Прямой впрыск
Порядок работы двигателя (отсчет со сто­роны вентилятора)	1 — 3 — 4 — 2
Рабочий объем цилиндров, л	7.43
Мощность, л. с.	90
Номинальное число оборотов, об/мин.	1750
Количество цилиндров	4
Расположение цилиндров	вертикальное
Ход поршня, мм	140
Диаметр цилиндра, мм	130
Степень сжатия	16
Максимальный крутящий момент при 1200 — 1300 об/мин, Нм	412
Топливо	дизель
Минимальный удельный расход топлива, кВтч	1. 62
Система охлаждения	Жидкостная, с принудительной цирку­ляцией охлаждающей жидкости
Масло	Летом дизельное масло ДС-11 (М12В) или М10В; зимой – ДС-8 (М8В).
Генератор	Постоянно­го тока 214А1 или Г304.
Гидронасосы	2 насоса шестеренчатого типа НШ10ДЛ и НШ46УЛ; привод шестеренчатой передачей от коленчатого вала.

Двигатель устанавливается на тракторы ДТ-75М, Т-4А, Т-4, экскаваторы, катки, автогрейдеры, насосные установки, электростанции.

РЕГУЛИРОВКА ЗАЗОРОВ В КЛАПАННОМ МЕХАНИЗМЕ

Величина зазоров на холодном двигателе должна быть:

— для впускных клапанов – 0,25…0,30 мм;

— для выпускных клапанов – 0,35…0,40 мм.

Для 1, 2, 3 и 4-го цилиндров передний клапан впускной, а для 5, 6, 7 и 8-го цилиндров – выпускной.

Регулировку зазоров проводить на холодном двигателе. Перед регулировкой тепловых зазоров проверить моменты затяжки болтов крепления головок цилиндров и гаек стоек коромысел. Тепловые зазоры регулировать одновременно в двух цилиндрах при закрытых клапанах. При регулировке коленчатый вал устанавливать последовательно в положения I … IV, которые определяются его поворотом относительно положения начала впрыскивания топлива в первом цилиндре на угол, указанный ниже:

— положение коленчатого вала – I II III IV;

— угол поворота – 60º 240º 420º 600º;

— номера цилиндров регулируемых клапанов – 1, 5 4, 2 6, 3 7, 8.

Последовательность операций при регулировке зазоров следующая:

1 Снять крышки головок цилиндров.

2 Проверить затяжку болтов крепления головок цилиндров.

3 Оттянуть смонтированный на картере маховика фиксатор, повернуть его на 90° и установить в нижнее положение.

4 Снять крышку люка в нижней части картера маховика (для проворота маховика ломиком).

5 Проворачивая коленчатый вал по ходу вращения, установить его в такое положение, при котором фиксатор под действием пружины войдет в паз на маховике, при этом оба клапана пятого цилиндра должны быть закрыты (коромысла клапанов на пятом цилиндре должны находиться в одном положении).

Это положение коленчатого вала соответствует началу подачи топлива в 1-ом цилиндре.

Если в этом положении маховика и фиксатора выпускной клапан пятого цилиндра открыт (коромысло выпускного клапана наклонено по отношению к коромыслу впускного клапана, а его штанга не вращается от руки) необходимо вывести фиксатор из паза на маховике и провернуть коленчатый вал на один оборот до момента, когда фиксатор войдет в паз. Проверить положение клапанов пятого цилиндра

Проворачивать коленчатый вал нужно рычагом, вставляя его в отверстия, расположенные на боковой поверхности маховика. Поворот маховика на угол, равный промежутку между двумя соседними отверстиями, соответствует повороту коленчатого вала на 30º. Оттянуть фиксатор, преодолев усилие пружины, повернуть его на 90º и установить в верхнее положение.

6 Провернуть коленчатый вал по ходу вращения на угол 60º, установив его тем самым в положение I.

В этом положении клапаны первого и пятого цилиндров должны быть закрыты (штанги указанных цилиндров должны легко проворачиваться от руки).

7 Проверить динамометрическим ключом момент затяжки гаек крепления стоек коромысел регулируемых цилиндров, при необходимости подтянуть. Моменты затяжки приведены в приложении А.

8 Проверить щупом зазор между носками коромысел и торцами клапанов регулируемых цилиндров. Если они не укладываются в указанные выше пределы, их надо отрегулировать.

9 Для регулировки зазора необходимо ослабить контровочную гайку регулировочного винта, вставить в зазор щуп нужной толщины и, вращая винт отверткой, установить требуемый зазор.

Придерживая винт отверткой, затянуть гайку и проверить величину зазора. Щуп толщиной 0,25 мм для впускного клапана и 0,35 мм для выпускного клапана должен проходить свободно, а толщиной 0,30 мм для впускного и 0,40 мм для выпускного с усилием.

Отрегулировать остальные клапаны.

10 Установить на место крышки люка картера маховика и головок цилиндров. Фиксатор маховика установить в верхнее положение.

11 Пустить двигатель и прослушать его работу. При правильно отрегулированных зазорах стуков в клапанном механизме не должно быть.

Описание

Рабочий объем этого четырехцилиндрового дизельного двигателя А 41 составляет 7,43 литра, что позволяет обеспечить мощность в 90 лошадиных сил при 1750 оборотах в минуту. Мотор А 41 имеет непосредственную систему впрыска, которая на последних модификациях полностью управляется электроникой.

Особенностью конструкции этого силового агрегата является двухклапанный механизм газораспределения, что позволяет обеспечить максимальную эффективность и отдачу. Для повышения надежности конструкции в дизеле А 41 использовали специальные гильзы, выполненные из чугуна с обработкой поверхности по технологии вершинного хонингования.

Используемая система охлаждения позволяет значительно уменьшить рабочую температуру, что положительно сказывается на надёжности этого силового агрегата. Для охлаждения масла используется внешний жидкостно-масляный теплообменник, обеспечивающий возможность работы силового агрегата при максимальных нагрузках и в тяжелых условиях эксплуатации.

Модификации

За годы нахождения этого мотора на конвейере он претерпел небольшие изменения, которые позволили существенно упростить обслуживание техники, улучшились его показатели надежности, сократился расход топлива и повысились показатели мощности.

Так, например модификация А-41СИ-03 имеет рядное расположение цилиндров, что позволило увеличить показатели номинальной мощности с 90 до 100 лошадиных сил. У этого силового агрегата коэффициент запаса крутящего момента составляет 20%, тогда как у модификации А-41СИ-1 и А-41СИ-02 этот показатель равняется 15%.

Начиная с 2001 года при изготовлении этих силовых агрегатов используют индивидуальные головки блока для каждой из группы цилиндров, что в свою очередь повысило надежность уплотнения газового стыка и уменьшило расход масла при угаре.

Двигатель, за время нахождения на конвейере, совершенствовался, получая различные электронные блоки управления. В 2003 году этот силовой агрегат начал оснащаться электростартерным запуском, что повысило его моторесурс. В 2012 году по лицензии на дизельный мотор А 41 стали устанавливать немецкие блоки картера, что повысило надежность мотора.

В общей сложности было выпущено 11 различных модификаций, большинство из которых представляют собой базовый мотор с установленным на него дополнительным навесным оборудованием. Так, например возможна установка двух гидронасосов, ременного пневмокомпрессора, дополнительного генератора, увеличенного жидкостно-масляного теплообменника, предназначенного для охлаждения масла, модернизированной муфты сцепления и ряд других элементов.

Регулировка клапанов. Разбираем.

Замеряем и записываем зазоры, замеры производить при температуре +20 градусов, замеры производятся в момент, когда кулачки смотрят вверх.

Крайние клапана и седла (1 и 4 цилиндра) просаживаются сильнее, чем расположенные в середине ГБЦ. Поэтому если даже набор получится не точным, то толкатели необходимо распределить таким образом, чтобы по краям зазор получался чуть больше.

Завод рекомендует выставлять зазоры 0. 25 +-0.04 для впуска и 0.31 +- 0.04 для выпуска. Для дальнейшей эксплуатации на газе на выпуск можно смело ставить 40-45.

Перед снятием ремня можно убедится что он стоял правильно. — Выставляем метку на коленвале, метки шестерен распредвалов должны смотреть друг на друга и быть почти в горизонте (почти, потому что не в горизонте) кулачки распредвалов четвертого цилиндра при этом должны смотреть друг на друга, прорези на задних торцах распредвалов должны располагаться на одной оси, чуть выше центра распредвалов; — Крышки распредвалов пронумерованы, обратим на это внимание и ставить их будем каждую на свое место ОБЯЗАТЕЛЬНО; — Так же маркируем распредвалы чтобы не перепутать их местами; — Сдергиваем ремень грм.

Просто приподнять распредвалы без снятия шестерен нереально, под шестернями два болта, которые нужно отвернуть для того чтобы отодвинуть корпус ремня грм, который, в свою очередь, прячет болты крепления бугеля.

Регулировка клапанов

Поэтому снимаем шестерни. Самое идиотское место – крепление шестерен к рапредвалам. Там не используются ни шлицы, ни шпонки, ни проточки какие-нибудь. Да на распредвалах есть проточки, а на шестернях нет никаких выступов, посадочная поверхность шестерни абсолютно гладкая, и не проскальзывают эти шестерни только за счет силы трения, полученной за счет очень сильного прижатия шестерни к валу болтом.

Если непритянуть должным образом, тогда коленвал сам затянет, но он может затянуть так, что и клапана пойдут под замену. Последствия перетянутого болта так же известны – оборвётся болт внутри распредвала;

— при снятии шестерен из них обязательно прольется масло, поэтому желательно заранее положить пару тряпок; — Откручиваем пробки шестерен Т55, лучше всего гайковертом. Будьте бдительны, из них потечет масло; — откручиваем шестерни. И снова полилось масло; — Снимаем внутренний кожух ремня грм; — Откручиваем 4 болта и снимаем бугель. Бугель посажен на анаэробный герметик, поэтому широкой шлицевой отверткой поддеваем Бугель, уперев его в петлю для подвешивания двигателя.

Сняв бугель и посмотрев на него снизу был сильно озадачен т.к. одна из сеток управляющих клапанов перекрыла масляный канал. Это уже отдельная история с выводом что сетки эти лучше снять. Это улучшит приток масла и увеличит ее ресурс. — Снимаем распредвалы. — Вынимаем толкатели.

Техническое обслуживание

Сервисное обслуживание этого силового агрегата не представляет особой сложности, что позволяет выполнять такие работы самостоятельно.

На регулярной основе проводится обслуживание системы охлаждения двигателя модификации А 41. В обязательном порядке проводится промывка системы с удалением накипи, а при наличии течи выполняется дополнительная герметизация радиатора.

Неисправности

Зачем нужны клапаны

Задача газораспределительного механизма — «загнать» в камеру сгорания как можно больше топливной смеси и максимально эффективно удалить из неё отработанные газы в выхлопную систему. Именно эту задачу и выполняют клапаны, обеспечивающие работу двигателя на тактах впуска и выпуска.

В ГБЦ установлены клапаны двух видов:

Клапанным механизмом оснащается каждый цилиндр двигателя, и, в зависимости от используемой конфигурации, их количество составляет от 2 до 5.

Поскольку в исправном двигателе во время работы создаётся давление свыше 10 атмосфер, проблема с отведением отработанных газов практически отсутствует — при таком давлении достаточно даже небольшого отверстия для их выхода. Именно по этой причине диаметр выпускных клапанов существенно меньше, чем впускных. От количества попавшей в цилиндр топливной смеси зависит мощность двигателя, для чего автопроизводителями и была разработана многоклапанная система, позволяющая увеличить пропускную способность механизма ГРМ.

Источник

Видео

Регулировка клапанов ОМ442 турбо

Регулировка клапанов МВ ОМ 422

Регулировка клапанов ЗМЗ 402 (24д, УМЗ)

регулировка клапанов тт4

Регулировка клапанов за 2 минуты. Быстро, просто и надежно!!

Простой способ регулировки клапанов на двигатель Д-240

Экскаватор-погрузчик Cat 434E. Регулировка клапанов.

ПРАВИЛЬНАЯ РЕГУЛИРОВКА КЛАПАНОВ НА Т 25, Т 40, Т 16 наглядный пример.

Как отрегулировать клапана двигатель д245, на зил 131 дизель

как отрегулировать клапана. наглядный пример.

Клапаны в двигателе — как они работают

Из нашего безумно подробного руководства:

Газы поступают в камеру сгорания и выходят из нее через каналы в головке блока цилиндров, называемые портов . Этот поток газов контролируется клапанами. Есть два набора клапанов — один набор для управления впуском и один набор для выпуска. Клапаны должны создавать минимальное препятствие для потока газов, когда они открыты, и создавать газонепроницаемое уплотнение, когда они закрыты.

На такте впуска впускной клапан будет открыт и может попасть смесь воздуха и топлива. После этого клапан закроется, чтобы смесь можно было сжать и сжечь. выпускной клапан открывается на такте выпуска, так что сгоревшая смесь может быть вытеснена движением поршня вверх.

Клапаны управляются распределительным валом, который в нужный момент толкает каждый клапан в открытое положение либо напрямую, либо через рычажный механизм. Клапаны должны быть синхронизированы с поршнем, чтобы они открывались и закрывались в нужный момент хода поршня. А ремень ГРМ (cambelt по-британски) или же цепь ГРМ проходит между коленчатым валом и распределительным валом, связывая их вместе, сохраняя их синхронизированными.

Клапан в сборе

Первые двигатели экспериментировали со всеми видами клапанов, но на протяжении ста лет или около того во всех автомобильных двигателях использовалась одна и та же конструкция: тарельчатый клапан.

Каждый клапан находится в круглом отверстии в крыше камеры сгорания. В закрытом состоянии между клапаном и поверхностью, к которой он прижимается, будет плотное уплотнение, известное как седло клапана . Клапан остается закрытым за счет пружина клапана который давит на диск, прикрепленный к штоку клапана, называемый фиксатор .

Давление, вытесняющее выхлопные газы, сильнее, чем вакуум, втягивающий воздух и топливо. Легче выдувать газы давлением, чем всасывать их вакуумом. Вы можете попробовать это сами, дыша через соломинку для питья, наполнение легких занимает больше времени, чем их опорожнение. Это означает, что выхлопные газы движутся легче, поэтому впускные клапаны больше (или их больше), чем впускные клапаны, чтобы обеспечить большую площадь для впускного потока.

Клапан

Сам клапан состоит из круглой головки, соединенной с длинным штоком. Шток проходит в направляющей клапана и гарантирует, что клапан может двигаться только вверх и вниз, а не качаться из стороны в сторону.

Клапан состоит из двух частей, которые затем свариваются между собой. Головка обычно изготавливается из нержавеющей стали, а шток из высокоуглеродистой стали. Клапаны в основном изготавливаются из закаленной стали или из более экзотических материалов, таких как титан в высокопроизводительных двигателях.

Когда клапан закрыт, он соприкасается с поверхностью по периметру порта клапана. Эта поверхность, на которой сидит клапан, называется седло клапана . Седло должно быть гладким, так как оно обеспечивает уплотняющую поверхность, а максимальный контакт между клапаном и седлом гарантирует, что головка блока цилиндров сможет поглощать тепло от клапана. С чугунной головкой седло клапана будет врезано непосредственно в головку, тогда как для более мягких алюминиевых головок, которые не могут противостоять коррозии выхлопных газов, седло клапана будет сделано из более прочного металла и запрессовано в головку.

Впускной и выпускной клапаны нагреваются во время работы. Это тепло должно рассеиваться, и это тепло в основном передается через поверхность клапана, через седло клапана и в головку цилиндров, где оно уносится протекающей охлаждающей жидкостью. Тепло также проходит вверх по штоку и через направляющие клапана в головку. Стержни некоторых высокопроизводительных клапанов заполнены натрием, который плавится и разбрызгивается внутри штока для улучшения теплопередачи.

[Схема теплового потока в арматуре]

Выпускные клапаны служат дольше, чем впускные, они подвергаются более высоким температурам, поскольку горячие выхлопные газы обтекают их и позади них. Они проводят свой срок службы в тесном контакте с горячими коррозионно-активными выхлопными газами, поэтому изготавливаются из особо прочных, термостойких и коррозионностойких материалов.

Направляющие клапанов

Клапаны проходят через отверстие в порту, это отверстие будет облицовано прецизионной фрезерованной трубой, называемой направляющая клапана . Направляющая клапана очень плотно прилегает к штоку клапана, чтобы предотвратить любое движение из стороны в сторону или качание. Плотная посадка означает, что торец клапана идеально выровнен с седлом клапана.

Этот малый зазор предотвращает утечку масла в отверстие, а также помогает предотвратить попадание сжатых газов через шток клапана в головку блока цилиндров.

Направляющие клапанов дополнительно уплотнены уплотнение штока клапана , который в основном представляет собой уплотнительное кольцо, которое уплотняет шток клапана, предотвращая попадание избыточного масла и газов через направляющую клапана в порт. Небольшое количество масла желательно в направляющей клапана для предотвращения износа и обеспечения плавного хода.

Пружина клапана

Каждый клапан удерживается в закрытом состоянии пружина клапана . Пружина удерживает клапан в закрытом состоянии, а также удерживает узел клапана в контакте с распределительным валом или коромыслом, когда клапан открыт. Чтобы открыть клапан, клапанный механизм должен нажимать, преодолевая натяжение пружины. Прочность пружины клапана имеет большое значение.

[Иллюстрация поплавка клапана]

Слишком сильный, и мы тратим энергию на открытие и закрытие клапанов, а также увеличиваем износ клапанного механизма. Но если пружина слишком слабая, она не сможет закрыть клапан достаточно быстро на высоких скоростях, клапан потеряет контакт с распределительным валом в состоянии, известном как поплавковый клапан чего мы всегда хотим избежать.

Пружина клапана располагается вокруг штока клапана и давит вверх на круглую пластину, называемую Держатель клапана который фиксируется вокруг штока клапана.

Фиксатор крепится к штоку с помощью двух Держатели клапанов (также известные как сухари клапана, цанги или замки). Стопоры клапанов имеют коническую форму и входят в канавки на штоке клапана, предотвращая скольжение фиксатора вверх по штоку.

Толкатели клапанов

Толкатель клапана , также именуемый толкатели клапанов или же толкатели , представляют собой цилиндрические прокладки, которые располагаются между верхней частью штока клапана и кулачком кулачка или коромыслом. О них мы подробно поговорим в статье о распредвале.

распределительный вал

Функция клапанов очень тесно связана с функцией распределительного вала, и они действуют вместе, при этом распределительный вал управляет открытием и закрытием клапанов. Прочтите статью о распределительном валу, чтобы получить полное представление о клапанном механизме.

Неисправности клапана

Поврежденные клапаны могут привести к плохой компрессии и серьезным проблемам с двигателем. Результат отказа клапана в одном цилиндре будет находиться где-то по шкале между неработающим двигателем и плохой работой — в зависимости от количества цилиндров в двигателе.

Отказ клапана почти всегда приводит к потере компрессии в пораженных цилиндрах из-за отказа клапана закрыть камеру.

Прогоревшие клапаны

А прогоревший клапан происходит, когда часть поверхности клапана повреждена в результате перегрева или коррозии. Если клапан не садится идеально из-за того, что он погнут или из-за небольшой трещины, выхлопные газы могут просачиваться через небольшой участок клапана. Концентрация газов в этой области будет разъедать головку клапана, вызывая дальнейший износ. Прогоревший клапан вызовет плохое уплотнение вокруг клапана, что приведет к потере компрессии в цилиндре.

Погнутый клапан

Клапаны находятся в постоянном танце с поршнями, синхронизированными с помощью зубчатого ремня или цепи. Если ремень ГРМ порвется или перескочит, то мощный поршень может коснуться клапана и это вызовет погнутый клапан . Двигатель, в котором поршень и клапан могут перекрываться, называется интерференционной конструкцией. интерференционная конструкция . А двигатель невмешательства имеет зазор между поршнем и клапаном, даже когда клапан полностью открыт и поршень находится в верхней точке своего хода.

Если клапан погнут, он не сможет правильно сесть, что приведет к плохой компрессии. В зависимости от силы контакта между поршнем и клапаном возможно дальнейшее повреждение направляющей клапана.

Продолжить чтение: распределительный вал

Технология регулируемых клапанов и то, что она делает в вашем автомобиле

Когда вы ознакомитесь с особенностями нового автомобиля, вы, вероятно, будете засыпаны восторженными словами о «передовой технологии клапанного механизма» в его двигателе. Как это случилось? Они не осыпают нас подробностями о том, как работают вирусы, когда продают нам лекарства от простуды. Вот краткое объяснение того, что делают клапаны автомобильных двигателей и почему автопроизводители тратят так много времени, рассказывая вам, насколько хороши их клапаны.

Сейчас играет: Смотри: Наконец-то поймите, что технология регулируемых клапанов вашего автомобиля…

6:39

Что делают клапаны

Клапаны установлены в части двигателя, называемой головкой, и отвечают за подачу воздуха и/или топлива в цилиндры для сгорания — они называются впускными клапанами — и за выпуск выхлопных газов от этого сгорания из цилиндров — это называется выпускными клапанами.

Выделены клапаны двигателя, расположенные в головке (здесь невидимы), прямо над цилиндрами.

Фольксваген

Это может звучать как пара валторн в оркестре, но клапаны на самом деле играют центральную роль в характере мощности, экономичности и выбросов двигателя.

Принцип работы клапанов

Клапаны двигателя приводятся в действие вращением распределительного вала с эксцентричными яйцевидными кулачками. Когда эти кулачки вращаются, верхняя часть их яйцевидной формы давит на клапан, переводя его в открытое положение.

Распределительные валы бывают разных размеров и областей применения, но все они имеют ряд эксцентриковых или яйцевидных кулачков, врезанных в них.

Литейная группа МАТ

По мере того, как этот выступ кулачка продолжает вращаться, его верхняя часть отходит от клапана, и пружина возвращает клапан в закрытое положение.

Есть три основных параметра, определяющих природу этого танца открытия и закрытия: время, подъем и продолжительность. (Вот где вам действительно нужно посмотреть видео в верхней части этой страницы!)

ГРМ

Как и все, что вращается, распределительный вал при работе поворачивается на 360 градусов. Где в этих 360 градусах вершина яйцевидного лепестка указывает на синхронизацию клапана — синхронизацию, когда кулачок давит на клапан во время вращения вала.

Где на 360 градусах распределительного вала эта точка кулачка определяет его синхронизацию.

CNET

Это называется синхронизацией, потому что она определяет, когда открывается клапан по отношению к тому, что происходит в остальной части двигателя в данный момент времени, поскольку все в двигателе механически заблокировано.

Подъем

Высота выступа кулачка или высота его яйцевидной точки определяет подъемную силу. Чем выше этот конец, тем дальше он будет перемещать или «поднимать» клапан. Эта величина подъемной силы в значительной степени определяет, насколько большое отверстие создается в цилиндре для подачи воздуха или топлива или для выпуска выхлопных газов.

Продолжительность

Ширина или ширина кулачка определяет продолжительность или как долго он поднимает клапан. Это определяет, сколько времени баллон должен вдохнуть или выдохнуть.

Ширина или широта «плеч» по обе стороны от вершины этого кулачка определяет его продолжительность.

CNET

Узкий остроконечный выступ кулачка на короткое время открывает клапан, в то время как более широкий выступ кулачка тратит больше времени, удерживая клапан открытым при вращении распределительного вала.

Делаем все это переменным

Как вы понимаете, яйцевидные кулачки обманчиво сложны и содержат множество «команд» в своей органической форме. Но даже этих нюансов недостаточно для современных двигателей; за последние несколько десятилетий автопроизводители сделали синхронизацию, подъемную силу и продолжительность регулируемыми в зависимости от работы двигателя.

Переменная синхронизация

В идеале кулачки кулачков давят на клапаны в моменты времени, которые меняются в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки, что трудно представить при фиксированной форме распределительного вала, обработанной механической обработкой. Но технология VarioCam от Porsche была одним из первых примеров того, как сделать именно это, изменяя взаимосвязь между распределительным валом и шестерней, которая его вращает.

В частности, это позволило Porsche изменить синхронизацию впускных клапанов относительно положения поршней в цилиндре, а также синхронизацию выпускных клапанов. Это нечетко, но выше показано заводское изображение того, как VarioCam изменяет фазы газораспределения. В большинстве современных автомобилей с газовыми двигателями теперь используются некоторые методы изменения фаз газораспределения.

Регулируемый подъем

Знаменитые двигатели Honda с системой VTEC сделали регулируемый подъем клапанов популярным. Используя механическую связь, двигатели VTEC могут выбирать между двумя кулачками распределительного вала разной формы, каждый из которых управляет данным клапаном: один открывает клапан больше, другой открывает клапан меньше. Выбор лепестков для использования в данный момент осуществляется компьютером двигателя, который отслеживает обороты двигателя и нагрузку.

Этот переход VTEC от менее открывающегося кулачка к более открытому породил один из самых распространенных мемов во всем автодоме.

Переменная продолжительность

Длительность воздействия кулачка на клапан было, пожалуй, самым трудным фактором для изменения, но новая технология Hyundai CVVD недавно сделала это. Он изменяет продолжительность, слегка сдвигая распределительный вал в сторону от его центральной линии вращения при его вращении. Это невыносимо сложный механизм, но именно поэтому он появился спустя десятилетия после двух предыдущих переменных технологий. Он должен появиться в некоторых новых автомобилях Hyundai в конце 2020 года.

Будущее

Все это довольно впечатляющая технология, но, честно говоря, это просто сложный набор лейкопластырей для столетней автомобильной технологии: клапанов, приводимых в действие распределительным валом. В будущем мы могли бы отказаться от всего аппарата Руба Голдберга и управлять автомобилями с прямым бескулачковым приводом клапана — новой технологией, использующей простой соленоид или электродвигатель для управления каждым клапаном.

Или просто поедешь на электромобиле и забудешь обо всей этой ерунде.

Что такое клапан двигателя? — определение, работа и типы

Что такое клапан двигателя?

Клапаны двигателя представляют собой механические компоненты, используемые в двигателях внутреннего сгорания для обеспечения или ограничения потока жидкости или газа в камеры сгорания или цилиндры и из них во время работы двигателя.

Функционально они аналогичны многим другим типам клапанов в том смысле, что они блокируют или пропускают поток, однако они представляют собой чисто механическое устройство, взаимодействующее с другими компонентами двигателя, такими как коромысла, для открытия и закрытия в правильной последовательности и с правильным таймингом.

Термин «клапан двигателя» может также относиться к типу обратного клапана, который используется для впрыска воздуха в составе систем контроля выбросов и рециркуляции отработавших газов в транспортных средствах. Этот тип клапана двигателя не будет рассматриваться в этой статье.

Клапаны двигателей являются общими для многих типов двигателей внутреннего сгорания, независимо от того, работают ли они на бензине, дизельном топливе, керосине, природном газе (СПГ) или пропане (LP). Типы двигателей различаются по количеству цилиндров, которые являются камерами сгорания, которые генерируют энергию от воспламенения топлива.

Они также различаются по типу работы (2-тактный или 4-тактный) и конструктивному расположению клапанов в двигателе [верхний клапан (OHV), верхний кулачок (OHC) или клапан в блоке (VIB )].

Что такое верхний клапан?

Двигатель с верхним расположением клапанов (OHV) представляет собой поршневой двигатель, клапаны которого расположены в головке блока цилиндров над камерой сгорания. Это контрастирует с более ранними двигателями с плоской головкой, где клапаны располагались ниже камеры сгорания в блоке цилиндров.

Распределительный вал в традиционном двигателе с верхним расположением клапанов расположен в блоке цилиндров. Движение распределительного вала передается с помощью толкателей и коромысла для управления клапанами в верхней части двигателя.

Двигатель с верхним распределительным валом (OHC) также имеет верхние клапаны; однако, чтобы избежать путаницы, двигатели с верхним расположением клапанов, в которых используются толкатели, часто называют «двигателями с толкателями». В некоторых ранних двигателях с системой «впуск над выпуском» использовалась гибридная конструкция, сочетающая элементы как боковых, так и верхних клапанов.

Как работает клапан двигателя?

Клапан, пропускающий смесь в цилиндр, является впускным клапаном; тот, через который выходят отработавшие газы, является выпускным клапаном. Они предназначены для открытия и закрытия в точные моменты, чтобы двигатель работал эффективно на всех скоростях.

Работой управляют грушевидные кулачки, называемые кулачками, на вращающемся валу, распределительном валу, приводимом в движение цепью, ремнем или набором шестерен от коленчатого вала.

Там, где распределительный вал установлен в блоке цилиндров, небольшие металлические толкатели цилиндров находятся в каналах над каждым кулачком, а от толкателей в головку цилиндров выходит металлический толкатель. Верх каждого толкателя встречается с коромыслом, которое упирается в шток клапана, который удерживается в приподнятом (закрытом) положении сильной спиральной пружиной — пружиной клапана.

Когда толкатель поднимается по кулачку, он поворачивает коромысло, которое толкает клапан вниз (открывается) против давления его пружины. По мере дальнейшего вращения кулачка пружина клапана закрывает клапан. Это называется системой с верхним расположением клапанов (OHV).

Некоторые двигатели не имеют толкателей; клапаны приводятся в действие одним или двумя распределительными валами в самой головке блока цилиндров в системе верхнего распредвала.

Поскольку между распределительным валом и клапаном меньше движущихся частей, метод с верхним расположением распредвала (OHC) более эффективен и обеспечивает большую мощность при заданной мощности двигателя, чем двигатель с толкателями, поскольку он может работать на более высоких скоростях. В любой системе в рабочем механизме должен быть некоторый свободный ход, чтобы клапан мог полностью закрыться, когда детали расширились из-за нагрева.

Предварительно установленный зазор между штоком клапана и коромыслом или кулачком необходим для обеспечения расширения. Зазоры толкателей сильно различаются на разных автомобилях, и неправильная регулировка может иметь серьезные последствия.

Если зазор слишком большой, клапаны поздно открываются и рано закрываются, что снижает мощность и увеличивает шум двигателя.

Слишком маленький зазор препятствует правильному закрытию клапанов с последующей потерей компрессии. Некоторые двигатели имеют саморегулирующиеся толкатели, которые гидравлически приводятся в действие давлением моторного масла.

Номенклатура клапанов двигателей

Большинство клапанов двигателей спроектированы как тарельчатые клапаны из-за их хлопкового движения вверх и вниз и имеют головку клапана с коническим профилем, которая прилегает к обработанному седлу клапана для герметизации прохода жидкостей или газов. . Их также называют грибовидными клапанами из-за характерной формы головки клапана.

Двумя основными элементами являются шток клапана и головка клапана. Головка содержит скругление, которое ведет к поверхности седла, обработанной под определенным углом, чтобы соответствовать обработке седла клапана, с которым оно будет совпадать. Прилегание поверхности клапана к седлу клапана обеспечивает герметичность клапана против давления сгорания.

Шток клапана соединяет клапан с механическими элементами двигателя, которые приводят в действие клапан, создавая усилие для перемещения штока против давления посадки, создаваемого пружиной клапана. Удерживающая канавка используется для удерживания пружины на месте, а кончик штока клапана неоднократно контактирует с коромыслом, толкателем или подъемником, который приводит клапан в действие.

Типы клапанов двигателя

Существует 3 различных типа клапанов двигателя:

• Тарельчатый клапан
• Манжетный клапан
• Поворотный клапан

1. Тарельчатый клапан

Он также известен как грибовидный клапан из-за его формы. Он используется для контроля времени и количества газа, поступающего в двигатель. Это наиболее широко используемый клапан в автомобильном двигателе. Тарельчатый клапан получил свое название из-за его движения вверх и вниз.

Состоит из головки и стержня. Торец клапана обычно с углом от 30° до 45° идеально отшлифован, так как он должен совпадать с седлом клапана для идеального уплотнения. Шток имеет стопорную канавку для пружинного фиксатора, а его конец контактирует с кулачком для движения клапана вверх и вниз. В выхлопе перепад давления помогает герметизировать клапан. Во впускных клапанах перепад давления помогает их открыть.

2. Втулочный клапан

Втулочный клапан, как следует из названия, представляет собой трубку или втулку, которая устанавливается между поршнем и стенкой цилиндра в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, где он вращается/скользит.

Отверстия на боковой стороне гильз совмещаются с впускными и выпускными отверстиями цилиндра на соответствующих этапах цикла двигателя.

Внутренняя поверхность втулки образует внутреннюю гильзу цилиндра, в которой скользит поршень. Гильза, находящаяся в непрерывном движении, пропускает и вытесняет газы за счет периодического совпадения отверстий, прорезанных в гильзе, с отверстиями, образованными через отливку главного цилиндра.

Преимущества: Эти клапаны просты по конструкции и бесшумны в работе. Шум возникает из-за отсутствия шумообразующих деталей, таких как кулачки клапанов, коромысла, толкатели клапанов и т. д. Втулочный клапан имеет меньшую склонность к детонации. Охлаждение очень эффективно, так как клапан находится в контакте с водяными рубашками.

3. Поворотный клапан

Существует множество типов поворотных клапанов. На рисунке показан поворотный клапан дискового типа. Он состоит из вращающегося диска с портом. При вращении он сообщается попеременно с впускным и выпускным коллекторами.

Преимущества: Поворотные затворы просты по конструкции и дешевле. Они подходят для высокоскоростных двигателей. Эти клапаны имеют меньше напряжений и вибраций. Вращающиеся икры выполняют плавные, равномерные и бесшумные операции.

Что такое клапан двигателя? | Как работает клапан двигателя?

Содержание

• 1 Что такое клапан двигателя?
• 2 Назначение клапанов двигателя
  • 2.1 Впускной клапан
  • 2.2 Выпускной клапан
• 3 Рабочий принцип моторного клапана
• 4 Типы клапанов двигателя
  • 4.1 1) Клапан папы
  • 4.2 2). Клапан
    • 4.2.1. Преимущества Sleeve Valve
    3
  • 7777777778.
  • 4.3.1 Преимущества поворотного клапана
• 4.4 4) Пластинчатый клапан

5 Диаграмма фаз газораспределения

6 Идеальная или теоретическая диаграмма фаз газораспределения

7 Зазор клапана

0277 8 Материалы клапанов двигателя

9 Часто задаваемые вопросы Раздел

• 9. 1 Для чего используются клапаны двигателя?
• 9.2 Какие существуют типы клапанов двигателя?
• 9.3 Что вызывает повреждение клапанов двигателя?

Что такое клапан двигателя?

Клапан двигателя представляет собой механический компонент, который позволяет жидкости течь в и из камеры сгорания или цилиндра во время работы двигателя. Клапаны двигателя работают так же, как и другие клапаны (т. е. пропускают или блокируют поток жидкости).

Клапаны двигателя соединены с распределительным валом. Движение распределительного вала регулирует открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов. Правильная работа распределительного вала обеспечивает правильное открытие и закрытие клапанов.

Функция клапанов двигателя

Головка блока цилиндров обеспечивает безопасность клапанов двигателя. Основной функцией клапана двигателя является подача жидкости в цилиндр и из него . Воздух способствует воспламенению топлива. Вырабатываемая мощность при сгорании топливовоздушной смеси используется для толкания поршня вверх и вниз.

Клапан двигателя бывает двух типов:

Впускной клапан

Впускной клапан используется для подачи топлива в цилиндр. Он обеспечивает правильную подачу топлива в цилиндр двигателя. При его закрытии подача топлива в цилиндр прекращается.

Аустенитная нержавеющая сталь чаще всего используется для изготовления впускных клапанов. Этот материал является жаро- и коррозионностойким материалом. Никель-хромовая легированная сталь также используется для изготовления впускного клапана.

Выпускной клапан

Выпускной клапан также известен как выпускной клапан. Используется для отвода выхлопных газов. Силихромовая сталь обычно используется для изготовления выпускного клапана. Силихромовая сталь представляет собой сплав хрома и кремния.

Клапаны, используемые в автомобильных двигателях, также известны как грибовидные или тарельчатые клапаны. Головка клапана имеет прецизионно отшлифованную поверхность с достаточным зазором для предотвращения образования тонкой кромки.

Угловая поверхность заземляется под углом 30° или 45° ° к головке клапана, чтобы соответствовать углу седла клапана в головке цилиндра. Стопорная канавка фиксатора пружины расположена на конце штока клапана.

Принцип работы клапанов двигателя

Работа клапанов двигателя сильно зависит от движения поршня, коленчатого и распределительного валов. Распределительный вал регулирует открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов. Клапан двигателя работает следующим образом: 

• При такте всасывания поршень движется от ВМТ к НМТ. Во время этого хода поршень передает свое движение коленчатому валу через шатун.
• Коленчатый вал далее передает свое движение распределительному валу.
• Когда распределительный вал получает движение, он толкает впускной клапан вниз и открывает его. Когда впускной клапан открывается, жидкость начинает поступать в цилиндр. Во время этого процесса выпускной клапан остается закрытым.
• Поршень совершает возвратно-поступательное движение, выполняя такт сжатия, когда жидкость перемещается в соответствии с требованиями.
• Во время такта сжатия распределительный вал снова толкает впускной клапан и закрывает его.
• После сжатия поршень совершает рабочий ход. Во время рабочего такта впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми.
• По завершении рабочего такта поршень перемещается для выполнения такта выпуска. Во время такта выпуска распределительный вал толкает выпускной клапан и открывает его, в то время как впускной клапан остается закрытым.

Подробнее: Работа поршня двигателя

Types of Engine Valves

The engine valve has the following types:

1. Poppet valve
2. Sleeve valve
3. Rotary valve
4. Reed valve

1) Poppet Valve

The poppet клапан также называют грибовидным клапаном. Он известен как тарельчатый клапан из-за его движения вверх и вниз. Этот тип выпускного клапана используется для регулирования времени и количества газа, поступающего в двигатель. Тарельчатый клапан в основном используется в автомобильном двигателе.

Этот тип клапана имеет шток и головку. Как правило, поверхность клапана должна быть совмещена с седлом клапана под углом от 30° до 45° для идеального уплотнения.

Шток клапана содержит стопорную канавку фиксатора пружины — конец штока касается кулачка, позволяя клапану перемещаться вверх и вниз.

Для выпускного клапана перепад давления используется для уплотнения клапана. Для впускного клапана разница давлений помогает открыть клапан.

Подробнее: Различные типы двигателей

2) Втулочный клапан

Как следует из названия, втулочный клапан представляет собой рукав или трубку, установленную между стенкой цилиндра и поршнем цилиндра двигателя внутреннего сгорания, где он скользит или вращается.

Внутренняя область втулки образует внутреннюю гильзу цилиндра, в которой вращается/скользит поршень. Гильза непрерывно перемещается и вытесняет газ, периодически подгоняя прорезь в гильзе к отверстию, полученному литьем главного цилиндра.

Преимущества золотникового клапана

1. Золотниковый клапан имеет простую конструкцию.
2. Бесшумная работа.
3. Этот тип выпускного клапана не содержит шумных деталей, таких как толкатели, коромысла и кулачки клапанов.
4. Обладают меньшей детонационной способностью.

3) Поворотный клапан

Поворотные клапаны бывают нескольких типов. Клапан дискового типа является одним из самых известных типов поворотных клапанов. Этот клапан содержит вращающийся диск с портом. Когда диск вращается, он попеременно то впускной коллектор, то выпускной коллектор.

Преимущества поворотного клапана

1. Эти клапаны имеют низкую стоимость конструкции.
2. Они имеют простую конструкцию.
3. Эти клапаны идеально подходят для высокоскоростных двигателей.
4. Они производят очень низкую вибрацию и имеют меньшее напряжение.
5. Работают бесшумно, равномерно и плавно.

4) Пластинчатый клапан

Пластинчатый клапан открывает и закрывает поток жидкости в одном направлении при разном давлении с каждой стороны. Это тип обратного клапана. Имеет механический стержень. Этот стержень шарнирно закреплен на одном конце, закрывая канал и позволяя воздуху или заряду течь только в одном направлении.

Диаграмма фаз газораспределения

Диаграмма фаз газораспределения представляет собой схематическую диаграмму, представляющую точное время закрытия и открытия впускного и выпускного клапанов. Диаграмма фаз газораспределения также показывает движение поршня в цилиндре.

На диаграмме фаз газораспределения ВМТ или верхняя мертвая точка представлена ​​под углом 90 градусов относительно оси x. 270 градусов относительно оси X известны как НМТ или нижняя мертвая точка.

Идеальная или теоретическая диаграмма фаз газораспределения

Идеальная диаграмма фаз газораспределения представляет собой соответствие фаз газораспределения движению поршня.

• Когда поршень достигает ВМТ, распределительный вал толкает впускной клапан и открывает его (IVO). Во время этого процесса выпускной клапан остается закрытым.
• Когда впускной клапан открывается, воздух начинает поступать в цилиндр двигателя.
• Когда поршень достигает НМТ, впускной клапан закрывается (IVC).
• После процесса всасывания поршень выполняет такт сжатия. Во время этого хода поршень сжимает топливно-воздушную смесь в соответствии с требованиями.
• После процесса сжатия поршень перемещается для выполнения рабочего хода. Во время рабочего такта топливо-воздух сгорает, и генерируемая мощность толкает поршень обратно к НМТ.
• Когда поршень достигает НМТ, открывается выпускной клапан (EVO) и выпускаются выхлопные газы.
• Когда поршень возвращается в ВМТ, выпускной клапан закрывается.

Зазор между клапаном и толкателем

В случае верхнего тарельчатого клапана сохраняется небольшой зазор между штоком клапана и коромыслом, а в случае прямого тарельчатого клапана между клапаном сохраняется небольшой зазор шток и толкатель клапана. Этот небольшой зазор известен как Зазор толкателя клапана .

Зазор толкателя клапана позволяет штоку клапана расширяться по мере прогрева двигателя.

Когда двигатель нагревается, клапан не закрывается должным образом без надлежащего зазора, что приводит к потере мощности и подъему клапана. Поэтому лучше иметь больший зазор, чем требуется, что может немного увеличить шум клапанного механизма.

Материалы клапана двигателя

Клапан двигателя является одной из наиболее важных и подвергающихся наибольшей нагрузке частей двигателя внутреннего сгорания. Клапаны должны выдерживать экстремальные давления в камере сгорания, экстремальные температуры и повторяющиеся непрерывные механические и динамические нагрузки двигателя, чтобы обеспечить надежную работу двигателя.

Впускной клапан двигателя внутреннего сгорания имеет пониженную тепловую нагрузку благодаря охлаждающему эффекту воздушно-топливной смеси, протекающей через впускной клапан во время цикла всасывания. Однако выпускной клапан испытывает более высокую тепловую нагрузку, поскольку он расположен на пути выпуска газов во время цикла выпуска.

Во время такта выпуска выпускной клапан открыт и не соприкасается с головкой блока цилиндров. Следовательно, поверхность сгорания имеет меньшую тепловую массу, а способность головки клапана к быстрому изменению температуры увеличивается.

Из-за низкой рабочей температуры впускные клапаны чаще всего изготавливаются из таких материалов, как вольфрамовая сталь, никель или хром. Выпускной клапан выдерживает более высокую температуру и давление, чем впускной клапан. Поэтому для изготовления выпускных клапанов используются кобальт-хромовые сплавы, кремнийхром или нихром.

Поверхности клапана, подвергающиеся воздействию высоких температур, могут быть усилены путем припайки кобальт-хромового сплава стеллита к поверхности клапана.

Tribaloy, сплавы титана и нержавеющей стали являются другими материалами, используемыми в производстве клапанов двигателя.

Покрытия и обработка поверхности также могут использоваться для улучшения механических свойств и износостойкости клапанов двигателя.

Часто задаваемые вопросы Раздел

Для чего используются клапаны двигателя?

Клапаны двигателя бывают двух категорий:

1. Впускной клапан: Этот клапан двигателя используется для всасывания атмосферного воздуха в цилиндр двигателя.
2. Выпускной клапан: Этот клапан используется для выброса выхлопных газов в атмосферу.

Какие существуют типы клапанов двигателя?

Клапаны двигателя бывают следующих типов:

1. Поворотный клапан
2. Тарельчатый клапан
3. Пластинчатый клапан
4. Втулочный клапан

Что вызывает повреждение клапана двигателя?

Прогоревшие клапаны могут быть вызваны многими причинами, но одной из наиболее распространенных причин является  игнорирование протекающих уплотнений и направляющих или неспособность устранить другие проблемы с компрессией . Объедините эти проблемы с системой охлаждения или проблемой EGR (рециркуляция отработавших газов), и вы, скорее всего, сожжете клапаны.

Read More

1. Different types of Internal Combustion Engines
2. Types of External Combustion Engines
3. Types and working of Cylinder Liner
4. Function of Connecting Rod
5. Working of Camshaft

Valves and Ports in Four- Двигатели с тактом

Клапаны и порты в четырехтактных двигателях

Ханну Яаскеляйнен, Магди К. Хайр

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Компоненты, расположенные после впускного коллектора в четырехтактных дизельных двигателях, выполняют важные функции по управлению подачей воздуха в цилиндр. Клапаны тарельчатого типа контролируют синхронизацию потока в цилиндр и из него. Конструкция впускного отверстия влияет на дыхательную способность двигателя, а также на объемное движение воздуха, когда он входит в цилиндр.

• Клапаны
• Фазы газораспределения
• Впускное отверстие
• Влияние изготовления головки цилиндра на завихрение и поток
• Впускной коллектор

Поскольку воздушный поток проходит через различные компоненты и этапы системы впуска, различные свойства и характеристики всасываемого заряда были изменены для достижения общих целей системы управления всасываемым зарядом. Фильтр всасываемого воздуха обеспечивает достаточную чистоту воздуха, контроль состава наддувочного воздуха и содержания кислорода путем подачи рециркуляции отработавших газов во всасываемый воздух, а компрессор и охладитель наддувочного воздуха обеспечивают соблюдение требований по давлению и температуре во впускном коллекторе, а также плотность наддувочного воздуха. в проектных пределах. Несколько заключительных аспектов управления воздухом достигаются после того, как всасываемый заряд выходит из впускного коллектора и поступает в цилиндр. Клапаны или порты контролируют время подачи воздуха в цилиндр. Кроме того, проход между впускным коллектором и цилиндром может оказывать значительное влияние на поток, когда он входит в цилиндр, и может использоваться для придания заряду подходящего объемного движения и кинетической энергии для обеспечения смешивания воздуха, топлива и промежуточного сгорания. продукты в цилиндре.

В четырехтактных двигателях всасываемый газ поступает в цилиндр через отверстие, расположенное в головке блока цилиндров, и через клапан, используемый для открытия и закрытия отверстия. В двухтактных двигателях, обсуждаемых в другом месте, обычно используются отверстия в гильзе цилиндра, которые поочередно закрываются и открываются поршнем.

Рисунок 1 . Номенклатура цельного тарельчатого клапана

Поток газа в цилиндр и из цилиндра в 4-тактных двигателях контролируется почти исключительно тарельчатыми клапанами (рис. 1). Хотя использовались или предлагались другие конструкции клапанов, ни один из них, по-видимому, не может сравниться по надежности и уплотняющей способности с тарельчатым клапаном. Наиболее распространенной конструкцией тарельчатого клапана в автомобилестроении является цельный клапан, в котором весь клапан сделан из одного и того же материала. Однако доступны и другие варианты, в том числе:

• Конструкция со сварным наконечником имеет отдельный наконечник, приваренный к стержню над канавкой держателя. Наконечник может быть изготовлен из материала, гораздо более износостойкого, чем остальная часть клапана.
• Конструкция, состоящая из двух частей, имеет отдельный шток, приваренный над галтелью, рис. 2 слева.
• Конструкция с внутренним охлаждением имеет полый шток, содержащий охлаждающую жидкость, такую ​​как металлический натрий или смесь натрия и калия, и обычно используется в выпускных клапанах с высокими эксплуатационными характеристиками для тяжелых условий эксплуатации, рис. 2 в центре. Пиковые температуры клапана снижаются благодаря «эффекту встряхивания» расплавленного металла, и эти конструкции могут особенно хорошо выдерживать тепловые нагрузки. Температура в полой шейке может быть снижена примерно на 80–130 К, что снижает общий износ клапана и вкладыша седла клапана.
• Некоторые конструкции также имеют полую полость в головке клапана, содержащую металлический натрий, рис. 2, справа. Это расширение классического полого клапана, заполненного натрием, с дополнительной полостью в головке клапана. Это может увеличить пики температуры в головке клапана и еще больше увеличить срок службы клапана.
• Конструкция со сварной поверхностью седла имеет седло клапана, на которое наварено твердое покрытие, чтобы лучше выдерживать условия, которые в противном случае привели бы к чрезмерному износу седла клапана и/или коррозии.

Рисунок 2 . Пример конструкции тарельчатого клапана

Слева: Клапан со сплошным штоком, состоящий из двух частей. Центр: Клапан с полым штоком.
Справа: Клапан с полым штоком и дополнительной полостью на головке клапана.

(Источник: Мале)

В дополнение к различным стилям конструкции клапаны могут иметь различные усовершенствования конструкции для повышения их долговечности. Деформационное упрочнение поверхности седла можно использовать для умеренного повышения износоустойчивости седла в тех случаях, когда нет необходимости в сварной конструкции поверхности седла. Обработку поверхности штока можно использовать для уменьшения трения и/или износа, особенно в тех случаях, когда в противном случае может возникнуть адгезионный износ. Алюминирование поверхности седла клапана, а иногда и поверхности сгорания для повышения коррозионной стойкости в среде с оксидом свинца когда-то было популярно для двигателей, работающих на этилированном бензине. Крышки наконечников, установленные на конце штока клапана, могут использоваться для повышения износостойкости наконечников, когда сварка разнородных металлов представляет проблему.

###

Клапаны и седла — Журнал изготовителей двигателей

Нажмите здесь, чтобы узнать больше

Клапаны и седла в двигателе внутреннего сгорания играют центральную роль в дыхании двигателя, сжатии, производительности и долговечности. Неважно, имеет ли двигатель два, три, четыре или даже пять клапанов на цилиндр, бензиновый или дизельный двигатель, потому что все клапаны делают одно и то же: они открываются и закрываются, чтобы воздух поступал в цилиндры, а выхлопные газы поступали в цилиндры. выйти из цилиндров. Когда клапаны закрыты, они должны плотно закрываться, чтобы предотвратить потерю компрессии, в противном случае двигатель даст пропуски зажигания и потеряет мощность. Несмотря на то, что основная задача относительно проста, влияние клапанов и седел на компрессию, мощность, экономию топлива и выбросы огромно.

Негерметичный компрессионный клапан может привести к значительному падению мощности – до 25 процентов в четырехцилиндровом двигателе! Неважно, вызвана ли компрессионная утечка погнутым, изношенным, эродированным или треснутым клапаном, или если поверхность или седло клапана не концентричны или имеют овальную форму, конечный результат остается тем же.

Таких проблем можно избежать, тщательно проверяя все клапаны перед их повторным использованием при капитальном ремонте двигателя. Искушение состоит в том, чтобы сэкономить деньги, повторно используя и восстанавливая как можно больше оригинальных клапанов. Клапаны, которые погнуты, треснуты, эродированы или имеют чрезмерный износ штока, очевидно, должны быть заменены.

Новые клапаны доступны из различных источников. Придерживайтесь поставщика с торговой маркой, который имеет репутацию качества и постоянства. Некоторые дешевые морские клапаны не являются надежными продуктами из-за сомнительной металлургии, точности размеров или обработки штока. Тот факт, что клапан выглядит хорошо, не означает, что он такой же, как OEM-клапан или качественный клапан послепродажного обслуживания.

Восстановленные клапаны могут быть экономичной альтернативой новым клапанам, если стоимость является проблемой, особенно в дизельных двигателях. Изношенные штоки клапанов можно повторно хромировать, чтобы восстановить стандартные размеры, или хромирование можно нарастить до увеличенного размера, чтобы изношенные направляющие клапанов можно было развернуть для установки штоков клапанов увеличенного размера.

Износ штока клапана очень распространен в двигателях с большим пробегом, независимо от того, бензиновые они или дизельные. Заводское хромовое покрытие на многих стержнях клапанов не очень толстое, всего около 7 микрон, поэтому не требуется большого износа, чтобы стереть хромовое покрытие. Штоки также могут иметь лепестковый рисунок износа в зависимости от того, насколько большую боковую тягу они испытывают внутри двигателя. Слишком большой зазор между штоком и направляющей не годится, потому что он позволяет клапану колебаться каждый раз, когда он открывается и закрывается. Это, в свою очередь, может привести к изгибу головки клапана при закрытии седла. Со временем постоянное изгибание может привести к усталости металла, растрескиванию и выходу клапана из строя.

Обработка штока важна для клапана, так как влияет на трение и износ. Гладкий обычно лучше. Хромирование — хороший материал с точки зрения износостойкости, как и многие новые «высокотехнологичные» покрытия PVD, DLC и покрытия на основе молибдена.

Одна из новых технологий, которую мы видели, — это отделка штока с небольшими волнистыми канавками, нанесенными на поверхность с полимерным наполнителем для удержания масла. Говорят, что отделка «змеиная кожа» снижает трение, повышая износостойкость без изменения допусков штока.

Предотвращение проблем с клапанами

Причиной отказов, связанных с клапанами, часто являются такие факторы, как детонация, низкое качество или неисправность деталей, превышение оборотов двигателя или неспособность конечного пользователя отрегулировать или поддерживать надлежащий зазор клапана и т. д. Многие из этих вещей могут способствовать или даже вызывать отказы клапанов, но то же самое может быть и с небрежными допусками на обработку.

Концентричность седла клапана по отношению к направляющей клапана и клапану имеет важное значение для правильного выравнивания и герметичного компрессионного уплотнения. Для точной доводки седла требуется станок для клапана и седла, который находится в хорошем состоянии и может выдерживать жесткие допуски. Вы не можете иметь отстой в пару тысячных дюйма и ожидать, что клапаны будут плотно закрываться. Зазор между пилотом и направляющей должен быть не более 0,0002 дюйма для точной обработки. Один из способов добиться этого — использовать смазку высокого давления на пилоте.

Резак для сиденья также должен быть острым и вращаться с достаточно высокой скоростью, чтобы обеспечить высококачественную отделку сиденья. Если во время резки седла возникает вибрация, проблема может заключаться в слишком большом зазоре между пилотом и направляющей клапана, скорости фрезы или в том, что станок не выровнен. Использование охлаждающей жидкости при резке жестких седел уменьшит вибрацию.

Насколько хорошо сопрягаются клапаны и седла после их механической обработки, можно легко проверить с помощью ручного насоса, создающего вакуум на каждом из портов головки с установленными клапанами. Если есть полный контакт между поверхностью клапана и седлом, порт должен удерживать вакуум. Если вы не можете создать вакуум на порте, клапан и седло не концентричны или не имеют полного контакта по всему периметру. Вам нужно исправить проблему до того, как головка или двигатель выйдут из строя. Ручная притирка клапанов к седлам может помочь улучшить краевое уплотнение, но в этом нет необходимости, если клапаны и седла изначально были обработаны аккуратно.

Некоторые заводы по ремонту серийных двигателей, а также сборщики нестандартных характеристик используют машину Spintron для проверки компрессии и работы клапанного механизма в только что собранном двигателе. Spintron использует электродвигатель для вращения двигателя, как если бы он работал. Число оборотов в минуту можно варьировать по мере необходимости вплоть до красной линии. Программное обеспечение и контрольно-измерительные приборы Spintron отслеживают, что происходит с клапанным механизмом, поэтому любые проблемы, которые могут повлиять на надежность или производительность двигателя, могут быть обнаружены и устранены до того, как он покинет цех.

Чем выше содержание никеля в клапане, тем дороже сплав и тем больше тепла он может безопасно выдерживать в условиях гонок.

Типы клапанов и материалы

Для серийных бензиновых двигателей в качестве клапанов оригинального оборудования обычно используется какой-либо тип цельного или состоящего из двух частей сплава нержавеющей стали. К ним относятся впускные клапаны из низколегированного сплава NV и высоколегированного сплава HNV, аустенитные выпускные клапаны EV и высокопрочный сплав выпускного клапана HEV. Выпускной клапан должен выдерживать гораздо более высокие температуры, чем впускные, поэтому они обычно изготавливаются из более прочного жаропрочного сплава.

Большинство клапанов вторичного рынка изготовлены из нержавеющих сплавов 21-2N или 21-4N, хотя некоторые поставщики также предлагают клапан из сплава 23-8N или свой собственный сплав для высокотемпературных выпускных клапанов. Специфика некоторых из этих сплавов держится в секрете, но мы можем сказать вам, что нержавеющая сталь 21-2N содержит 21% хрома и 2% никеля. 21-4N имеет такое же содержание хрома, но содержит почти в два раза больше никеля (3,75%) для большей термостойкости. 23-8N содержит 23% хрома и 8% никеля. Чем выше содержание никеля, тем дороже сплав и тем больше тепла он может безопасно выдержать в сложных гоночных условиях. Клапаны из 21-4N могут выдерживать температуры до 1600 градусов по Фаренгейту.

Для более требовательных применений (двигатели с закисью азота, турбокомпрессоры или нагнетатели) можно использовать высокотемпературный суперсплав, такой как Inconel 751 или Nimonic 80A. Inconel включает в себя ряд жаропрочных сплавов, которые обычно содержат 15–16 % хрома и 2,4–3,0 % титана.

Один поставщик головок блока цилиндров послепродажного обслуживания сообщил нам, что они используют впускные и выпускные клапаны 21-4N во всех своих головках цилиндров, от уличных до полноразмерных гоночных головок. «Клапаны имеют гладкую поверхность с хромированными штоками и используются с седлами клапанов из ковкого чугуна. Мы не видели проблем с долговечностью клапана при использовании этих деталей, но мы предлагаем модернизацию, если покупателю нужны выпускные клапаны из инконеля или легкие титановые клапаны (для которых также требуются медные седла клапана)».

Титановые клапаны являются дорогой альтернативой клапанам из нержавеющей стали, но являются одним из лучших усовершенствований, которые любой может сделать для обеспечения стабильности и производительности клапанного механизма при высоких оборотах. Титан уменьшает массу клапана почти на 40 процентов, что означает, что вы можете использовать гораздо меньшее давление пружины при той же частоте вращения двигателя или большее число оборотов в минуту, используя те же пружины, что и раньше. Уменьшение веса клапанов увеличивает срок службы пружины и снижает нагрузку на коромысла, толкатели, толкатели, кулачок и кулачковый привод.

Насколько прочны титановые клапаны? Они используются в некоторых серийных двигателях, таких как Corvette Z06 и ZR1, поэтому нет никаких сомнений в способности выдерживать длительные дорожные или гоночные условия. Для повышения износостойкости титановые клапаны могут быть покрыты различными материалами, включая желтый нитрид титана (TiN), молибден или нитрид хрома. Покрытия уменьшают трение, помогают рассеивать тепло и улучшают твердость поверхности и износостойкость клапана.

Титановые клапаны, как правило, удерживают больше тепла, чем клапаны из нержавеющей стали, поэтому их седла необходимо заменить на какой-либо тип медного сплава. Медь обеспечивает хорошую теплопроводность, отводя тепло от клапана, когда клапан закрыт. В течение многих лет с титановыми клапанами использовались седла из медно-бериллиевого сплава. Медно-бериллиевые сплавы обычно содержат менее 3% бериллия. Тем не менее, бериллиевая пыль опасна и требует особых мер предосторожности при обработке седел. Рекомендуется использовать смазочно-охлаждающую жидкость или охлаждающую жидкость вместе с пылезащитной маской, одобренной OSHA.

В последние годы были разработаны медные сплавы, не содержащие бериллия, с дополнительным содержанием никеля и кремния, которые обеспечивают такие же характеристики без риска для здоровья. Moldstar 90 — это медный сплав, не содержащий бериллия, который можно использовать с ЛЮБЫМ типом клапана (титановым или нержавеющим) или любым топливом, где требуется высокая теплопередача.

Если клиент не может позволить себе титановые клапаны, другим способом значительно снизить вес клапана является использование клапанов с полым штоком из нержавеющей стали. Клапаны с полым штоком могут снизить вес на 10% и более, чтобы получить те же преимущества, что и титановые клапаны, но без затрат. Для улучшения охлаждения полые стержни выпускных клапанов могут быть частично заполнены натрием. Натрий плавится при температуре 200 градусов по Фаренгейту и улучшает поток тепла через шток клапана на 40% и более. Это помогает отводить тепло от головки клапана, продлевая срок службы клапана и повышая его надежность. Это также позволяет двигателю выдерживать больший нагрев и опережение зажигания.

ОСТОРОЖНО: Натрий очень реактивен при контакте с водой. Если клапан, заполненный натрием, треснул и был помещен в резервуар для очистки с водой, натрий может выплеснуться из клапана или даже заставить клапан лопнуть и треснуть пополам.

Клапаны с полым штоком, заполненные натрием, являются хорошим улучшением производительности, но мы слышали о некоторых отказах клапанов в некоторых серийных двигателях, в которых используются эти клапаны. Если вы просматриваете форумы Corvette, вы найдете множество сообщений, в которых говорится о неисправностях выпускных клапанов с небольшим пробегом с заводскими клапанами с полым штоком, заполненными натрием. Некоторые возлагают вину за проблему на проблему контроля качества в процессе производства клапана. Есть фотографии разрезанных клапанов, на которых видно, что центральное отверстие было просверлено значительно не по центру, что привело к неравномерной толщине стенки: одна сторона была намного тоньше другой. На некоторых полых штоках также видны царапины внутри от процесса сверления, что создает концентраторы напряжения, которые могут привести к трещинам и поломке клапана. Вот почему важно тщательно осматривать каждый клапан на наличие трещин перед его повторным использованием, независимо от его пробега. Другие винят проблему отказа клапана в проблемах концентричности седла клапана, чрезмерном износе направляющей клапана или плохом контроле допусков штока к направляющей на заводе. Избыточный направляющий зазор позволяет клапану колебаться и изгибаться при каждом цикле клапана. Некоторые владельцы Corvette заменили свои стандартные направляющие на неоригинальные бронзовые направляющие клапанов.

В дизельных двигателях клапаны с покрытием из стеллита часто используются для работы при высоких температурах выхлопных газов. Стеллит также можно использовать на впускных клапанах. Стеллит представляет собой сплав кобальта и хрома, который увеличивает поверхностную твердость поверхности клапана примерно до 55–59 единиц по шкале Роквелла. или аналогичный материал). Покрытие Stellite значительно повышает износостойкость при высоких температурах. Если вы восстанавливаете дизельный двигатель, который на заводе оснащен клапанами с покрытием из стеллита, используйте для замены клапаны того же типа, а не обычные клапаны.

Материалы седел клапанов

Седла клапанов должны быть совместимы с типом клапанов двигателя. В большинстве чугунных головок седла являются цельными и подвергаются индукционной закалке для повышения износостойкости. С алюминиевыми головками седла могут быть изготовлены из сплава чугуна, порошкового металла или меди с высоким содержанием меди (для высокотемпературных двигателей или титановых клапанов).

Поставщики седла клапана предлагают различные материалы седла, поэтому посоветуйтесь с вашим поставщиком, какой сплав лучше всего подходит для вашего двигателя.

Железный сплав с высоким содержанием хрома и твердостью по Роквеллу RC40 должен быть более чем достаточным для вашего типичного бензинового двигателя, работающего на неэтилированном топливе, запаса или производительности. Этот тип сплава хорошо работает при температуре выхлопных газов до 1150 градусов по Фаренгейту.

Для двигателей, работающих на природном газе или пропане, а также двигателей с турбонаддувом, наддувом или закиси азота рекомендуется использовать более высокотемпературный сплав на основе никеля. Такой материал может выдерживать температуру выхлопных газов до 1600 градусов по Фаренгейту.

Для применений, где требуется дополнительная износостойкость при высоких температурах (например, для тяжелонагруженных дизелей), может потребоваться сплав седла с покрытием из стеллита.

Переходя к седлам из порошкового металла (PM), они используются в качестве оригинального оборудования во многих последних моделях бензиновых (и некоторых дизельных) двигателей. Автопроизводителям нравятся сиденья PM, потому что они дешевле, чем сиденья из сплава, их можно формовать близко к готовым размерам и их легко обрабатывать (когда они новые). Седла PM затвердевают по мере старения, что хорошо для износостойкости, но также усложняет обработку сидений, если их нужно будет подправить позже. Седла PM можно заменить на такие же или на чугунные седла или седла из другого сплава, если это необходимо.

Установка седла клапана

Большой вопрос здесь заключается в том, насколько посадку с натягом следует использовать при установке нового седла клапана? Седла в некоторых головках OEM могут иметь посадку с натягом всего 0,002 дюйма — этого достаточно, когда вы работаете с совершенно новыми головками и новыми седлами. Но обычно требуется больше посадки с натягом для головок с большим пробегом или головок, которые будут подвергаться воздействию высоких уровней мощности. Обычная рекомендация по установке новых седел в бывшие в употреблении головки или головки послепродажного обслуживания: натяг от 0,005 до 0,006 дюйма для алюминиевых головок или от 0,003 до 0,005 дюйма для головок из чугуна. В дополнительной штамповке или закреплении посадочных мест не должно быть необходимости, если используется правильная посадка с натягом.

Чтобы упростить установку, предварительно нагрейте головки в духовке примерно до 200 градусов по Фаренгейту (больше не нужно нагревать) и охладите сиденья в морозильной камере. Кроме того, убедитесь, что седла имеют фаску на нижней внешней кромке, и используйте смазку, если седла плотно прилегают. Используйте направляющую и направляющую при установке сидений, чтобы они входили прямо и не взводились.

Ремонт клапанов и седел

Углы на поверхности клапана и седла могут реально увеличить или уменьшить потенциал производительности двигателя. Одиночный вырез под углом 45 градусов на клапанах и седлах не обеспечит такой же воздушный поток, приемистость и мощность, как работа клапана с тремя углами (30-45-60), работа клапана с четырьмя углами или седло под углом 45 градусов с подрезка радиуса.

Существует множество переменных, влияющих на поток воздуха через отверстия и чашу головки блока цилиндров. Клапаны с подрезанным штоком непосредственно над головкой или с меньшим наружным диаметром штока теоретически улучшают поток за счет уменьшения ограничения в отверстии клапана. Тем не менее, они могут или не могут обеспечить ощутимый прирост мощности по сравнению с обычным клапаном с прямым штоком. То же самое касается клапанов с вихревой полировкой на верхней части головки клапана, головкой в ​​форме тюльпана или коническим штоком непосредственно над головкой. Иногда эти «улучшения» повышают мощность, а иногда нет. Каждый двигатель реагирует по-разному, поэтому нет однозначного ответа на вопрос, какой тип клапана всегда обеспечивает наилучшую производительность.

У нас нет места, чтобы погружаться в теорию воздушного потока, за исключением того, что хорошо сделанная высокопроизводительная работа клапана с правильными клапанами и углами для приложения может иметь большое значение в приемистости и мощности.