Меню Закрыть

Клапана в двигателе: Клапаны, устройство и назначение клапана

Содержание

Клапаны, устройство и назначение клапана

Кла́пан — это устройство, предназначенное для открытия, закрытия, а также регулирования потока горючей смеси, которая попадает в цилиндры двигателя и выпуска отработавших газов.

Для нормальной работы четырехтактного двигателя требуется, как минимум, по два клапана на каждый цилиндр — впускной клапан и выпускной клапан. В данный момент широкое распространение получили клапаны тарельчатого типа со стержнем. Для качественного наполнения цилиндра горючей смесью диаметр тарелки впускного клапана делается немного больше, чем у выпускного.

 

Из чего изготавливают клапана

Седла клапанов изготавливаются из чугуна или стали, затем запрессовываются в головку блока цилиндров. Клапаны во время работы двигателя подвержены значительным механическим и тепловым нагрузкам, поэтому необходимо подбирать специальный сплав для изготовления детали.

Клапана для высокофорсированных двигателей должны хорошо охлаждаться, поэтому в них применяют клапаны с полым стержнем, с наполнением натрия внутри. При достижении рабочей температуры натрий плавится и начинает перетекать от тарелки клапана, к стержню равномерно распределяя тепло. Для равномерности теплопередачи и уменьшения нагара на фасках клапана применяют механизмы вращения клапана.

 

Виды ГРМ


Существуют следующие виды газораспределительных механизмов: нижнеклапанный ГРМ и верхнеклапанный ГРМ. Сегодня, на современных автомобилях, используются только верхнеклапанные ГРМ, когда клапаны располагаются в головке цилиндров.

Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью клапанной пружины, а открывается при нажатии на стержень клапана. Клапанные пружины должны иметь определенную жесткость (оптимальную, чтобы не увеличивать ударную нагрузку на седло клапана) для гарантированного закрытия клапана во время работы.

Чтобы снизить потери на трение в ГРМ применяют ролики, которые установлены на рычагах и толкателях привода клапанов. Применение роликов в клапанном механизме заменяет трение скольжения, на трение качение, что значительно уменьшает потери на привод клапанов.

При открытии впускного клапана проходит топливно-воздушная смесь (или воздух) наполняя цилиндр двигателя. Чем больше площадь проходного сечения, тем полнее заполнится цилиндр, что приводит к повышению выходных показателей цилиндра при рабочем ходе. Для улучшения очистки цилиндров от продуктов сгорания увеличивают диаметр тарелки выпускного клапана. Правда, размеры тарелок клапанов ограничены размером камеры сгорания, выполненной в головке цилиндров. Многое также зависит от регулировки клапанов. 

Применение четырех клапанов на цилиндр началось еще в 1912 г. на двигателе автомобиля PeugeotGranPrix. Широкое использование такой схемы в серийном производстве легковых автомобилях началось только в конце 1970-х гг. Сегодня ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр стали практически стандартными для двигателей европейских и японских легковых автомобилей.

Mercedes выпускает двигатели, которые имеют по три клапана на цилиндр, два впускных и один выпускной, с двумя свечами зажигания (по одной с каждой стороны от выпускного клапана).

Существует практика использования даже 5 клапанов на цилиндр (3 впускных и 2 выпускных). Такой технологией практикует автомобильная группа Volksvagen-Audi, но при этом значительно усложняется привод клапанного механизма.

Клапан двигателя. Назначение, устройство, конструкция

Это деталь двигателя и одновременно крайнее звено газораспределительного механизма. Клапанная группа включает в себя: пружину, направляющую втулку, седло, механизм крепления пружины. Все эти детали работают в тяжёлых механических и тепловых условиях, испытывая колоссальные нагрузки.

Сопряжение седло-клапан, подвергается наибольшему воздействию высоких температур и ударных нагрузок. Кроме того, детали постоянно испытывают недостаток в смазке по причине высоких скоростей работы. Это вызывает их интенсивный износ.

Требования, предъявляемые к группе:

  • Герметичность работы клапана в сопряжении с седлом;
  • Высокий коэффициент обтекаемости, при входе и выходе рабочей смеси из камеры сгорания;
  • Небольшой вес деталей группы;
  • Детали должны быть высокопрочными и одновременно жёсткими;
  • Стойкость к высоким температурам;
  • Эффективная теплоотдача клапанов;
  • Высокое сопротивление механическим и ударным нагрузкам;
  • Противодействие коррозии.

Назначение и особенности устройства

Назначение клапана, открывать и закрывать отверстия в головке блока цилиндров для выпуска отработанных газов либо впуска новой рабочей смеси. К основным элементам детали относятся головка и стержень. Переход от стержня к головке служит для плавного отвода газов, чем он плавней, тем лучше будет наполнение, либо очистка камеры сгорания.

Отработанные газы, выходя из камеры сгорания, создают сильное избыточное давление, а чем меньше площадь тарелки клапана, тем меньшие нагрузки он испытывает, вот почему выпускной клапан двигателя делается меньшего диаметра, а требования к нему выше. Так, при работе, головка выпускного клапана нагревается до 800-900.°С на бензиновых двигателях и до 500-700°С на дизельных моторах, впускной, нагревается до 300°С.

Именно по этим причинам при изготовлении выпускных клапанов нужны сплавы и материалы, обладающие повышенной жаропрочностью и содержащие большое количество легирующих присадок. Клапана делают из 2-х частей: головку из жаростойкого материала, стержень из углеродистой стали. Для изготовления клапана ДВС эти заготовки сваривают и шлифуют.

Выпускные клапана, в месте контакта с цилиндром, покрывают твёрдым сплавом. Толщина сплава порядка 1,5-2,5 мм. Такое покрытие позволяет избежать коррозии.

По причине меньших нагрузок при изготовлении впускных клапанов используют хромистые или хромоникелевые стали со средним содержанием углерода. При вводе рабочей жидкости в камеру сгорания, топливо отводит часть температуры от клапана и его составляющих, из-за чего температурные перепады у него ниже.

На эффективность работы клапана большое влияние оказывает его форма. Чем более она обтекаемая, тем выше скорость входящего или выходящего заряда смеси. Чаще всего головку клапана делают плоской, для облегчения изготовления детали, удешевления её производства и сохранения жёсткости.

Однако, в двигателях, испытывающих повышенные нагрузки, например, форсированных, в связи со спецификой самого двигателя применяют впускные клапана с вогнутыми головками. Такое устройство уменьшает массу детали и инерционную силу, возникающую при работе.

Стыковка клапана с седлом осуществляется по тонкому ободку на поверхности головки цилиндров — фаске. Стандартный угол наклона фаски впускных клапанов составляет 45°, у выпускных 45° или 30°. При изготовлении головок цилиндра фаски шлифуют, а затем, при установке клапана, каждый притирают к седлу. Ширина ободка должна быть не менее 0,8мм.

Ободок не должен прерываться по всему периметру окружности тарелки клапана. Сочленение между клапаном и седлом нужно уплотнить наверняка, вот зачем угол фаски клапана, по наружной стороне фаски, делают меньше угла седла на 0,5-1°.

В некоторых двигателях, для большей сохранности изделия, применяют устройство принудительного вращения клапана. В процессе работы на фасках откладывается нагар, нарушается уплотнение, появляются механические повреждения, это резко снижает эффективность работы мотора. Проворачиваясь, клапан ДВС распределяет нагрузку равномерно по всей поверхности фаски и принудительно очищает ее.

После фаски головки, у клапана имеется специальный поясок, в виде цилиндра. Эта конструктивная особенность позволяет уберечь его от перегрева и обгорания, а так же делает головку более жёсткой. Кроме того, при притирке, диаметр клапана остаётся прежним.

Пружинное стопорное кольцо предотвращает падение клапана в камеру сгорания двигателя, в случае, если элементы крепления хвостовика поломаются.

При соприкосновении с кулачком распределительного вала, или коромыслом, торцы клапана подвергаются большим нагрузкам. Поэтому для предания им жёсткости и износостойкости, их закаливают, или надевают на них специальные колпачки из высокопрочных сплавов.

Впускные клапана снабжают специальными резиновыми маслосъёмными колпачками, для предотвращения попадания через зазор масла в камеру сгорания в период такта впуска.

Выпускные клапана, работая в экстремальных температурных режимах, могут заклинить в отверстии направляющей втулки. Что бы этого не произошло, их стержни делают меньшего диаметра вблизи головки, по сравнению с поверхностью на остальной длине.

Сухарики, удерживающие клапанные пружины, держатся за сам клапан при помощи крепления, обеспеченного выточками.

Диаметр стержня выпускных клапанов больше диаметра стержня впускных, головка клапана — меньше. Такой конструктивный приём позволяет отвести от клапана больше тепла и понизить его температуру. Однако этот приём увеличивает сопротивление потока газов, делая очистку камеры сгорания менее эффективной. При расчётах, этот параметр сложно узнать, поэтому им пренебрегают, считая давление при выпуске большим, чем давление при впуске, что компенсирует недостаток с лихвой.

Для увеличения эффекта охлаждения выпускного клапана внутри его делают пустотелым. Пустое пространство заполняют металлом с низкой температурой плавления, обычно жидким натрием. Нагреваясь от головки клапана, пары жидкого натрия поднимаются в верхнюю, боле холодную часть, забирая большую часть тепла с собой. Там они соприкасаются с менее нагретой частью стержня и отдают тепло ей.

Пружины клапана

Пружина работает в условиях больших нагрузок. Основная её задача заключается в создании надёжной и плотной стыковки клапана и седла. Испытывая нагрузки, пружина может сломаться, зачастую это происходит по причине вхождения её в резонанс. С целью предотвращения этого явления, витки пружины делают с переменным шагом.

Так же можно изготовить коническую или двойную пружину. Двойные пружины обладают дополнительным плюсом, так как наличие двух деталей повышает надёжность механизма и уменьшает общий размер пружин.

Дабы исключить возможность резонанса в двойной пружине, направление витков внутренней и внешней пружин делают разными. Так же это позволяет удержать обломки детали, в случае поломки пружины, осколки задержатся между витками.

Пружины для клапанов изготавливают из проволоки, материал которой — сталь. После придания формы, изделие закаляют и подвергают отпуску. Для повышения прочности, обдувают воздухом с добавлением абразивного материала.

Что бы избежать коррозии, пружины обрабатывают оксидом цинка или кадмия. Концы пружин шлифуют и придают им плоскую форму. Это делается для более эффективной фиксации торцов пружин со специальными неподвижными тарелками в блоке цилиндров. Тарелки изготавливают из стали с низким содержанием углерода, верхнюю тарелку фиксируют на клапане при помощи сухарика.

Втулки клапанов и их направляющие

Отвод тепла от стержня клапана и его перемещение в возвратно поступательной плоскости обеспечивают направляющие втулки. В процессе работы сами втулки подвергаются воздействию высоких температур, омываясь горячими отработанными газами. При возвратно поступательном движении клапана между ним и поверхностью втулки возникает трение. Если смазки поступает не достаточно, то трение идёт практически на сухую.

Именно по этой причине к материалу втулок применяют ряд требований, таких, как: стойкость к износу, высоким температурам, трению. Некоторые составы чугуна, алюминиевая бронза, керамика обладают всеми свойствами, необходимыми для создания детали, удовлетворяющей таким требованиям.

Для впускных клапанов, в связи с разницей в температуре нагрева, зазоры между направляющей втулкой и стержнем делаются меньше. Нижнюю часть втулки делают под конус для предотвращения заклинивания клапана.

Выточки под клапана (седла)

Долговечность и правильная работа двигателя внутреннего сгорания напрямую зависят от качества изготовления выточки под клапана. При неправильной стыковке клапана и седла не будет обеспечиваться должная герметичность камеры сгорания, и скорый выход мотора из строя неизбежен. Седла изготавливают непосредственно в головке цилиндра, в данном случае речь идёт о чугунных головках. Либо делают их вставными, из стали, например, в алюминиевых головках.

Вставные седла удерживаются в головке путём запрессовки, или развальцовки.

Количество клапанов в двигателе

Когда речь заходит о клапанах, многие задаются вопросом: «сколько клапанов в двигателе должно быть?» Однозначного ответа нет, определить чёткое количество можно только изучив конструктивные особенности мотора. Учитывая, что в четырёхтактной силовой установке клапан осуществляет такты впуска и выпуска, значит минимальное количество на один цилиндр — два, один впускной и один выпускной.

Современные силовые установки наиболее часто используют конструкцию с четырьмя клапанами (двух впускных и двух выпускных) на каждый цилиндр. При открытии клапана в образовавшееся отверстие происходит заброс топливной смеси, или выход отработанных газов. Чем больше отверстие, тем эффективней будет наполнение или очистка. Соответственно коэффициент полезного действия мотора так же увеличится.

Увеличить отверстие за счёт увеличения тарелки клапана нельзя, поскольку её размер ограничен размером камеры сгорания. Поэтому для улучшения качества смесеобразования устанавливают большее количество клапанов на один цилиндр.

Встречаются схемы, в которых применяются два, три, и даже пять клапанов на цилиндр. Учитывая, что процесс наполнения более важен для работы двигателя, количество впускных клапанов в нечётных схемах всегда больше.

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


Watch this video on YouTube

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

МОТОРНЫЙ КЛАПАН | Yenmak Engine Parts

МОТОРНЫЙ КЛАПАН

Клапан регулирует потоки рабочего тела, поступающего и выходящего из цилиндра, благодаря пружине вертикально поднимаясь и опускаясь. Клапан в двигателях внутреннего сгорания регулирует прохождение газа или жидкого топлива в трубопроводных системах. Регулирует топливовоздушную смесь в двигателях или только заборвоздуха в двигатель. Клапаны, используемые в автомобилях, управляют впуском и выпуском топлива и воздуха двигателя с помощью их коммутирующих движений. Топливовоздушная смесь поступает в цилиндр двигателя когда впускной клапан открыт.Выхлопные газы, образующиеся после того, как топливовоздушная смесь выгорает, удаляются из двигателя когда открыт выпускной клапан. Когда оба клапана закрыты, обеспечивается герметичность цилиндра и происходит горение в камере.

Газ, образующийся после этого сгорания, выходит через выпускной клапан.

Клапаны являются деталями, подверженными высокой термической и механической нагрузке, а также коррозийным воздействиям. Механическая нагрузка возникает вследствие прогиба головки клапана под максимальным давлением цикла и посадки при закрывании (ударная нагрузка).

Благодаря соответствующей конструкции, например, толщине и форме головки клапана, а также выбору подходящего материала эти нагрузки сводятся к допустимому уровню. Кроме того, выпускной клапан во время открывания дополнительно нагревается за счет проходящих вокруг него горячих выхлопных газов. Когда клапаны открыты, выпускной клапан также подвергается воздействию тепла с выхлопными газами во время выпуска.

Охлаждение клапанов осуществляется, прежде всего, путем отвода тепла через кольцо седла клапана в головку блока цилиндров. Меньшая часть тепла отводится через направляющую клапана к головке блока цилиндров. Впускные клапаны достигают температуры примерно от 300 °C до 550 °C, выпускные клапаны могут нагреваться до 1.000 °C.

Рабочая Среда

Из-за высоких температур в рабочей среде, где работают клапаны, наблюдается их удлинение. Чтобы устранить эту проблему, клапаны размещаются на двигателе с определенной настройкой. Хотя этот параметр варьируется для каждого двигателя, его логика одинакова. При размещении клапана в двигателе остается определенный зазор относительно двигателя.

Как выбрать впускные и выпускные клапаны

Клапаны – это небольшие металлические изделия в составе системы газораспределения двигателя, ответственные за регулирование подачи горючей смеси и выпуск т.н. отработавших газов, в народе называемые выхлопом. Несмотря на простоту конструкции, клапаны бывает сложно подобрать, особенно если они требуется для тюнинга двигателя. Сегодня Avto.pro разберется с конструкцией впускных и выпускных клапанов, их назначением, особенностями эксплуатации, наиболее частыми неисправностями, а также методиками выбора.

Материалы и конструктивные особенности

В общем виде впускные и выпускные клапаны представляют собой стальную тарелку с длинным стержнем (штоком). По причине того, что клапаны подвергаются огромным тепловым и механическим перегрузкам, требования к материалам и технологиям их обработки довольно высоки. Изделия должны обладать следующими свойствами:

  • Высокая теплопроводность;
  • Высокая твердость;
  • Узкий коэффициент термического расширения;
  • Способность противостоять действию продуктов сгорания и динамическим нагрузкам при нагреве.

В тандеме с клапанами работают пружины, отвечающие за возврат клапана в седло после снятие нагрузки от распредвала и его удержания в закрытом положении, т.е. обеспечения плотной посадки. Также в газораспределительном механизме имеются направляющие втулки, дающие клапанам верное направления для совершения возвратно-поступательных движений. Обычно направляющие втулки имеют форму разборной муфты для более простой выпрессовки и запрессовки по необходимости. В отдельных случаях втулки являются одним целым с головкой цилиндра.

Сегодня на изготовление клапанов обычно идут высоколегированные сильхромы и аустенитные стали, устойчивые к экстремальным нагревам при температурах 350-900°C (зависит от типа клапана). Изделия не закаливаются, так как это повышает хрупкость материала. Сразу отметим, что фактически материалам клапанов столь высоки, что полностью им не соответствует ни одна из марок стали. Впрочем, качественные изделия достаточно живучи для того, чтобы прослужить столько же, сколько обычно служит двигатель автомобиля в принципе. При описании геометрии, конструктивных элементов и особенностях изготовления клапанов учитывают:

  • Общую длину L, диаметр тарелки D, диаметр стержня d, угол гантели и угол посадки α;
  • Общую толщину тарелки, высоту края тарелки и высоту седла;
  • Наличие выемки в тарелке и канавки в стержне;
  • Особенности закалки конца стержня.

Впускные и выпускные клапаны имеют отличную геометрию и не являются взаимозаменяемыми. Основное отличие – диаметр тарелки D – тяжело заметить невооруженным взглядом. Также могут незначительно отличаться длины стержней. Пример геометрии (1 – впускной клапан; 2 – выпускной): 1) D = 29 mm, L = 91,3 mm; 2) D = 25 mm, L = 90,2 mm. Однако есть исключение. В большинстве газораспределительных систем общее число клапанов является четным числом. Если число нечетное, то у выпускных клапанов будут тарелки больше диаметра, нежели у впускных. По этой причине при поиске запчастей для ремонта двигателя водителю необходимо проверять коды, уточнять совместимость и изучать геометрические параметры, если они есть в описании изделий.

Назначение и особенности впускных и выпускных клапанов

Во вступлении мы указали, каково назначение клапанов отдельных типов, однако в данном разделе этот момент будет разобран в подробностях. Начнем с выпускного клапана. Для лучшего понимания всего, что будет описано дальше, рекомендуем автолюбителям ознакомиться с понятием фаз газораспределения. Выпускные клапаны ответственно за удаление уже отработавших газов из камер сгорания мотора. Выпуск происходит в тот момент, когда поршень направляется от т.н. нижней мертвой точки к верхней мертвой точки. Так как температура газов и перепады давлений особенно велики, выпускные клапаны должны иметь больший запас прочности, нежели впускные. Производители защищают изделия при помощи:

  • Плазменно-порошковой наплавки;
  • Лазерного легирования;
  • Наплавки при помощи токов высокой частоты.

Для наплавки используются составы, включающие порошки кобальта или никеля. Наплавка позволяет создать тонкий защитный слой из указанных материалов, которые обеспечивают лучшую коррозионную защиту изделий, их лучшую устойчивость к механическим воздействиям и перепадам температур.

Теперь объясним, чем обусловлены столь высокие требования именно к выпускным клапанам и почему они имеют тарелки меньшего диаметра. Как только такт впуска сжатия подошел к концу, камера сгорания должна быть герметичной (клапаны закрыты). Происходит возгорание смеси, после которого отработавшие газы нужно оперативно удалить. Размещенный в головке блока цилиндров тарельчатый выпускной клапан берет эту задачу на себя. Давление в камере велико, так что отработавшие газы быстро проходят через клапан, получающий усилие от кулачка распредвала – его не нужно оснащать тарелкой большого диаметра, ведь газы фактически выталкиваются сами собой. Теперь мы можем сформулировать еще одно требования к такому клапану: точное соответствие геометрии тарелки геометрии седла. Если они не будут прижиматься друг к другу в нужный момент, то камера не будет герметизироваться. Как результат, отработавшие газы начнут прорываться через клапан.

В дальнейшем мы выделим неисправности клапанов в отдельных раздел, однако эксперты Avto.pro считают нужным сразу рассказать читателям, чем обусловлен выход из строя выпускных клапанов. Дело в том, что клапаны постепенно покрываются нагаром. Сильнее всего страдают тарелки, особенно если топливовоздушная смесь переобогащена и не сгорает полностью. Тарелка также может перегреваться. Она не оплавляется и практически не деформируется – следствие правильного подбора марки стали и технологии производства, – но вот предотвратить появление микротрещин на тарелке невозможно. Со временем именно они станут причиной потери герметичности и прорывом отработавших газов. Еще один момент: если выпускные клапаны не притираются к седлам должным образом, то герметичность также будет нарушена.

Как читатель уже наверняка догадался, впускные клапаны отвечают за пропуск в рабочие камеры сгорания или топливоздушной смеси, или одного только воздуха, что справедливо для дизеля и двигателей с непосредственным впрыском. Именно эти клапаны дают смеси и воздуху попасть в камеры, а затем герметизируют их перед началом такта сжатия. Работа впускных клапанов определяется угловым опережением распредвала. Впускные клапаны омываются свежим зарядом, а также находятся в относительно легких температурных условиях, так что требования к материалам для их изготовления не столь жесткие. Стоит добавить, что клапаны снабжают т.н. маслосъемными колпачками, о которых мы писали в данном материале. Колпачки не дают маслу попасть в камеру сгорания через образующийся в период такта впуска зазор.

Коротко о тепловом зазоре

Распределительный вал двигателя действует на клапаны кулачком или через т.н. коромысла. Здесь есть одна интересная особенность: металл расширяется при нагреве, а значит, клапан может удлиняться по ходу прогрева двигателя. В результате изменения геометрии клапана появляется тепловой зазор, который необходимо регулировать – он не должен быть слишком большим или малым. Это называется регулировкой теплового зазора клапана. Нормальная величина зазора на холодном двигателе составляет:

  • Выпускные клапаны – 0,35-0,40 mm;
  • Впускной клапан – 0,25-0,30 mm.

На морально устаревших моделях двигателях тепловые зазоры регулируется вручную. В более современных эту задачу берут на себя гидрокомпенсаторы, осуществляющие регулировку в автоматическом режиме. Об их устройстве, неисправностях и методиках выбора последних мы писали в данном материале. Ручная регулировка / проверка исправности компенсаторов обязательно – изменение зазора негативно влияет на работу двигателя. При малом зазоре падает компрессия и наблюдается прорыв газов вследствие негерметичности камер сгорания. Первыми в этом случае страдают сами клапаны (выпускные в особенности). Увеличение зазора приводит к повышению нагрузки на клапанный механизм и ухудшению наполнения цилиндров топливовоздушной смесью.

Как отмечают специалисты, регулировать клапаны стоит каждые 60-80 тыс. км пробега. Если мотор оснащен гидрокомпенсаторами, то автолюбителю стоит помнить, что появление стуков в подкапотном пространстве может свидетельствовать об их неисправности. О наличии проблем также будет снижение мощностных показателей двигателя. Зачастую работоспособность компенсаторов удается восстановить в бытовых условиях. Дело в том, что в них скапливается нагар, который легко удаляется бензином или другим растворителем.

Признаки неисправности клапанов

Несмотря на простую конструкцию и внушительный эксплуатационный ресурс, как впускные, так и выпускные клапаны периодически выходя из строя. Последние страдают чаще, так что стоит сосредоточиться на их проверке, если вы столкнулись со следующими проблемами:

  • Существенная потеря мощности двигателя;
  • Повышенная шумность выхлопа, появление хлопков;
  • Неустойчивая работа двигателя;
  • Появление стуков в подкапотном пространстве.


Последнее связано с неправильной регулировкой или выходом из строя гидрокомпенсаторов, если двигатель автомобиля ими оснащен. Автолюбителю стоит обратиться в автосервис. Специалисты приступят к частичной разборке двигателя и выяснят, связана ли ненормальная работа двигателя с неисправностью клапанов. Если причина проблем кроется именно в клапанах, то вот что можно обнаружить при их осмотре:

  • Загибание стержня. Может быть вызвано обрывом ремня ГРМ или его неправильной установкой (неправильным выставлением меток на шкивах распредвала/ов и коленвала), повышенными зазорами в приводе и неправильным монтажом;
  • Скол тарелки. Основными причинами появления сколов является неплотная посадка в седле и ударные нагрузки;
  • Сильная деформция тарелки. В основном деформируются тарелки клапанов, которые подвергаются чрезмерным механическим нагрузкам. Такое происходит при клине, превышении частоты оборотов двигателя, выходу из строя пружины клапана, несоосности седла клапана со втулкой;
  • Скопление нагара на тарелке и части стержня. Клапан покрывается нагаром при проникновении масла через образующиеся при работе ГРМ зазоры.


Зачастую при наличии проблем с клапанами рядовые автолюбители и даже специалисты говорят об их прогорании. Как показала практика, прогорание клапана является синонимом скола или сильной деформации тарелки по причинам, которые указаны в списке выше. Избежать этих проблем непросто. Вот основные причины прогорания: заводской брак, неверная величина теплового зазора, использование неподходящего топлива, износ направляющей втулки, старение пружины, износ колец цилиндров, износ маслосъемных колпачков, недостаточная эффективность работы системы охлаждения ДВС. Читатель мог подумать, что заводской брак не должен быть одной из главных причин выхода клапанов из строя. К несчастью это так, а согласно некоторым исследованиям, каждое пятое изделие на вторичном рынке автозапчастей является бракованным. По этой причине автолюбителям особенно важно знать, как правильно выбирать впускные и выпускные клапаны и продукции какой фирмы отдавать предпочтение.

Выбор новых клапанов и экскурс по производителям

Подобрать новые клапаны несложно, если их седла еще в сносном состоянии. Если седла зашлифовались, то стоит заменить и их тоже. Есть и другой вариант: выбрать клапана с тарелками чуть большего диаметра. В отдельных случаях кончики стержней придется подпиливать. Автолюбитель может выбрать клапаны самостоятельно, но последнее слово будет за мастером, который займется их установкой. Клапаны можно выбирать по:

  1. Номеру двигателя;
  2. Каталожным номерам запчастей;
  3. Геометрии: общей длине клапана, стержня, диаметру тарелку, углу седла.

Третий вариант сложно назвать надежным, но если приходится искать клапаны для специфической техники, то он может оказаться единственным. Напоминаем, что впускные и выпускные клапаны имеют разную геометрию и разные каталожные номера. Они не взаимозаменяемы, так что будьте внимательны при поиске запчастей для ремонта.

При серьезном тюнинге двигателя автолюбители придется не только модернизировать головку блока цилиндров, а также установить новые цилиндры и распредвал/ы, но и подобрать впускные и выпускные клапаны большего размера. Здесь также необходимо вести поиск по геометрии. Клапаны для тюнинга могут конструктивно отличаться от стандартных изделий. К примеру, некоторые модели имеют полые стержни, которые заполняются металлическим натрием для лучшего охлаждения. Тарелки таких клапанов обычно вогнутые.

Подбирая выпускные и впускные клапаны для ремонта двигателя, автолюбитель может выбрать оригинальные комплектующие или так называемые аналоги. Последние обычно обходятся дешевле оригиналов, но бывают исключения. Здесь действует простое правило: низкая цена не всегда соответствует высокому качеству. Мы не рекомендуем экономить на запчастях. Лучше отдать свое предпочтение клапанам таких фирм:

Неплохие отзывы покупателей собирают клапаны Osvat (Италия), Autowelt (Германия) и AMP (Польша). Чем известнее фирма, тем выше шанс нарваться на подделку. Это справедливо для немецкого TRW, тем временем как под именами намного менее известных брендов Rocky и Kolbenschmidt подделки встречаются редко. Подлинность запчастей некоторых фирм можно проверить по защитным кодам, голограммам и QR-кодам. Категорически не рекомендуем покупать клапаны на рынках или в магазинах с плохой репутацией.

Вывод

От исправности впускных и выпускных клапанов, а также смежных с ними элементов, как-то направляющих и пружин, зависит работоспособность двигателя, его мощностные показатели и экономичность. Ресурс клапанов велик, а как показывает практика, многие автолюбители не сталкиваются с необходимостью их замены на протяжении всего периода эксплуатации личного транспорта. Однако если они вышли из строя, то водитель должен действовать незамедлительно. Поиск новых запчастей обычно не занимает много времени. Установку клапанов лучше доверить специалистам.


Регулировка клапанов двигателя авто — как сделать своими руками

Перечислим признаки плохой регулировки зазоров и расскажем как регулировать клапана двигателя машины своими руками. В конце статьи наглядное видео.

Для чего нужна регулировка клапанов

У современного автомобиля два клапана на цилиндр (или более). Один из них запускает горючую смесь, а другой выпускает отработавшие газы (они называются впускной и выпускной). А механизм, который приводит в действие эти клапаны и устанавливает порядок их работы, называется газораспределительный или клапанным. После нагрева двигателя, детали расширяются. Следовательно, на холодном моторе между некоторыми его деталями должны быть строго определенные зазоры.

Если клапаны неправильно отрегулированы

Это может привести к снижению эффективности работы двигателя и уменьшению ресурса его деталей. Например, при маленьких зазорах клапаны и их седла будут подгорать — снизиться общий ресурс мотора. При больших зазорах, когда клапаны открываются не полностью, мощность двигателя будет заметно падать — услышите отчетливый металлический стук.

Каждые 50-80 тысяч км нужно проверять, а также при необходимости регулировать клапана. Данные тепловых зазоров есть в руководстве по ремонту автомобиля. Они различны для каждого мотора. Заметьте, что для впускного и выпускного клапанов, а иногда и для разных цилиндров зазоры РАЗНЫЕ!

Как происходит регулировка

Чтобы проверить и отрегулировать зазор, двигатель должен быть холодным. Тепловой зазор проверяют плоским щупом определенной толщины. Настройка производится поворотом регулировочных винтов коромысел (на автомобилях ВАЗ, кроме -08, -09, «десяток», — головкой регулировочного болта) в требуемую сторону.

Чтобы начать регулировку, установите поршень цилиндра, который собираетесь регулировать, в верхнюю мертвую точку такта сжатия. В этом положении оба клапана данного цилиндра закрыты, а коромысла должны свободно качаться в пределах зазора.

Затем отпускаете контргайку на регулировочном винте или болте. При помощи плоского щупа и регулировочного винта (болта) настройте необходимый зазор, затем затяните контргайку.

Будьте внимательны: иногда после затяжки контргайки зазор может измениться, поэтому данную операцию необходимо делать аккуратно. После затяжки снова его проверьте. Зазор станет оптимальным тогда, когда щуп будет проходить в него, преодолевая небольшое усилие. Если он проходит слишком легко или слишком тяжело, отрегулируйте заново.

Потом, поворачивая коленчатый вал на пол-оборота, нужно отрегулировать зазор в клапанах других цилиндров. Здесь необходимо соблюдать порядок работы цилиндров двигателя Вашего автомобиля (например, 1-3-4-2). Коленвал следует поворачивать ТОЛЬКО по часовой стрелке и ТОЛЬКО за ручку «кривого стартера» (пусковая рукоятка) или же за болт крепления шкива привода генератора. Можно поворачивать коленвал за вывешенное ведущее колесо, но здесь необходимо соблюдать осторожность.

Регулировка на двигателях ВАЗ

Проверка расстояния между рычагами и кулачками распредвала: 1 — щуп; 2 — регулировочный болт; 3 — контргайка регулировочного болта.

В двигателях порядок регулировки клапанов следующий. Проворачиваете коленвал по часовой стрелке так, чтобы метка на звездочке распределительного вала точно совпала с меткой на корпусе подшипников. В это положении зазор регулируется у выпускного клапана 4-го цилиндра и впускного клапана 3-го цилиндра (соответственно, 8-й и 6-й кулачки).

Держите регулировочный болт рычага гаечным ключом, другим ключом ослабьте контргайку. Добейтесь необходимого зазора с помощью регулировочного болта. Затяните контргайку. Щуп должен входит с легким защемлением (не с большим усилием, но и не свободно болтаться).

На автомобилях ВАЗ-2109, -09, -10 и на других машинах с подобными моторами тепловые зазоры мотора регулируют с помощью специальных регулировочных шайб (продаются в авто магазинах). Они бывают толщиной от 3 до 4,5 мм. Толщина зависит от степени износа мотора.

Видео — как отрегулировать клапана своими руками

После, как отрегулировали зазоры в клапанном механизме автомобиля, запустите двигатель и послушайте его работу на различных режимах. При регулировке важно, чтобы клапана мотора были правильно притерты, не имели значительный износ их самих или направляющих втулок.

Зачем менять клапаны двигателя?

Зачем менять клапаны двигателя?

Зачем менять клапаны двигателя?
Клапаны, особенно современные, подвержены сильному износу и нуждаются в регулярной замене. Своевременная замена клапанов двигателя сразу замечается во время вождения, потому что после обновления:
•Увеличивается мощность силового агрегата.
•Улучшается динамика авто.
•Обороты на холостом ходу становятся более стабильными.
Когда нужно менять клапаны двигателя?
Существует несколько характерных сигналов, которые проявляются в работе машины с поврежденными клапанами двигателя:
•Слышен посторонний стук в двигателе, который указывает на увеличение зазора между рычагами распредвала и кулачками.
•Возникла необходимость замены ремня ГРМ. При такой поломке клапаны сгибаются и становятся непригодными к использованию.
•Болт крепления коленвала не был своевременно заменен и повредил клапан.
•Один, или несколько клапанов не находятся в седлах. Это определяется визуально, после снятия головки блока цилиндров. Косвенным указанием на такое положение может служить низкая компрессия в цилиндрах.
•На клапане легко заметны повреждения от ударов о цилиндр.
•Ножка клапана изношена, проверка микрометром показывает несоответствие размеров.
•На тарелке клапана видны сколы и трещины, нарушающие герметизацию.
•Со времени последней замены клапанов прошло больше определенного производителем количества времени (значительно увеличился пробег авто). Это причина для проверки состояния клапанов, которая может подтвердить необходимость их замены.
Как произвести замену клапанов двигателя своими руками?
На нашем сайте в рубрике «Ремонты» вы можете найти подробные инструкции от автолюбителей по замене клапанов двигателей в автомобилях разных марок. Здесь мы представим общие указания для проведения этой процедуры.
Пошаговое руководство по замене клапанов двигателя
1.Первый этап – подготовительный. Нужно обеспечить себе доступ к рабочей зоне, сняв с головки двигателя распредвал, а также толкатели, или рокеры (в зависимости от авто).
2.Второй шаг – рассухаривание. Снятие сухарей нужно проводить осторожно, потому что освободившие пружины могут придать им значительное ускорение. Для проведения данной операции нужно закрепить сниматель на шпильках ГРВ и подложить подставку под тарелку удаляемого клапана.
3.Дальше можно снимать тарелку вместе с пружинами. Учтите, что для удаления нижних тарелок может понадобиться снять сальник клапана с помощью специнструмента.
4.Вытянутые старые клапана нужно тщательно осмотреть. Возможно, их удастся восстановить. Как известно, детали старых образцов служат дольше и лучше современных запчастей. Если вы планируете воспользоваться этим способом, поставьте пометки на клапанах об их принадлежности к соответствующему цилиндру.
5.Не забудьте проверить состояние направляющих втулок клапанов.
6.Убедившись в хорошем состоянии всех деталей, можно установить новые, или обновленные клапаны на место и собрать узел.

Возврат к списку


Двигатель — как открываются и закрываются клапаны

клапан что позволяет смешивать цилиндр впускной клапан; тот, через который выходят отработавшие газы, является выпускным клапаном. Они предназначены для открывания и закрывания в определенные моменты, чтобы позволить двигатель эффективно бежать на всех скоростях.

Управление работой осуществляется грушевидными кулачками, называемыми кулачками, на вращающемся валу, распредвал с приводом от цепи, ремня или набора шестерни от коленчатый вал .

Где распредвал установлен в блокировка двигателя , маленькие металлические цилиндры толкатели сидят в каналах над каждым кулачком, а от толкателей металлический толкатель выходит в крышка цилиндра .Вершина каждого толкателя встречает коромысло который упирается в шток клапана, который удерживается в поднятом (закрытом) положении сильной спиральной пружиной, пружина клапана .

По мере того, как толкатель поднимается на кулачок, он поворачивает коромысло, которое толкает клапан вниз (открывает) против давление своей весны. Как кулачок вращается дальше, пружина клапана закрывает клапан. Это называется системой верхнего клапана (OHV).

Некоторые двигатели не иметь толкателей; Клапаны управляются более напрямую от одинарных или двойных распредвалов в самой головке блока цилиндров и в системе верхнего распредвала.

Поскольку между распределительным валом и клапаном меньше движущихся частей, метод верхнего кулачка (OHC) более эффективен и обеспечивает большую мощность для заданного объема двигателя, чем двигатель с толкателями, поскольку он может работать на более высоких скоростях. В любой системе должен быть некоторый свободный ход в приводном механизме, чтобы клапан мог полностью закрываться, когда детали расширяются из-за нагрева.

Толкатель с заданным зазором оформление имеет важное значение между шток клапана и коромысло или кулачок, чтобы учесть расширение.Зазоры толкателей сильно различаются на разных автомобилях, и неправильная регулировка может иметь серьезные последствия.

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

Слишком маленький зазор препятствует правильному закрытию клапанов с последующей потерей сжатие .

Некоторые двигатели имеют саморегулирующиеся толкатели, которые гидравлически приводятся в действие давлением моторного масла.

Система верхних клапанов (OHV), управляемая толкателями, имеет коленчатый вал рядом и параллельно коленчатому валу в блоке цилиндров.

При вращении коленчатого вала каждый клапан открывается с помощью толкателя, толкателя и коромысла. Клапан закрывается давлением пружины.

Цепь приводная распределительного вала звездочка имеет в два раза больше зубцов, чем звездочка коленчатого вала, поэтому распределительный вал вращается с половинной скоростью вращения двигателя.

Двигатель с верхним распредвалом (OHC) требует меньшего количества деталей для управления клапанами. Кулачки действуют непосредственно на толкатели ковша или на короткие рычаги — известные как пальцы — которые, в свою очередь, действуют непосредственно на штоки клапана.

Система избавляется от лишнего веса и механической сложности толкателей и коромысел.

Длинная цепь часто используется для привода распределительного вала от звездочки на коленчатом валу, но такая длинная цепь имеет тенденцию «хлестать». В некоторых конструкциях проблема решается путем установки промежуточных звездочек и двух более коротких приводных цепей, находящихся под натяжением.

Двигатель: основные принципы работы с клапанами для повышения производительности — Совет недели — Lube Talk

В последние недели мы говорили о нескольких ключевых компонентах промышленных двигателей, а именно о коленчатом и распределительном валах.Как вы помните, коленчатый вал и распределительный вал соединены ремнем газораспределительного механизма, и работа обоих компонентов заключается в преобразовании вращательного движения в линейное и наоборот, а также в помощи другим компонентам в развитии двигателя. власть.

Совет этой недели посвящен одному из этих «других» компонентов — клапанам.

Основы клапана

При обсуждении клапанов мы сосредоточимся в первую очередь на четырехтактных бензиновых и дизельных двигателях, которые используются в большинстве транспортных средств для шоссейных дорог и внедорожников.Итак, мы не говорим о двухтактных двигателях. Клапан — это устройство, которое позволяет воздуху и топливной смеси поступать в цилиндр и выводить отработавшие выхлопные газы. В четырехтактном двигателе внутреннего сгорания есть два типа клапанов: впускной (топливно-воздушная смесь) и выпускной (отработавшие газы).

Дизайн

Анатомия клапана довольно проста. Как показано ниже, он в основном состоит из стебля и головки. Головка имеет куполообразную форму, что помогает отводить давление.

Клапаны обычно устанавливаются под углом от 30 до 45 градусов к коленчатому валу.Это облегчает дыхание и сгорание двигателя. У них также есть головки разного диаметра, при этом впускной клапан обычно больше выпускного. Клапаны, как правило, представляют собой цельную конструкцию, изготовленную из аустенитной стали и закаленную с помощью полосы гидроизоляции, нанесенной на поверхность седла, чтобы улучшить посадку и уменьшить износ. Также важен зазор седла клапанов, так как он обеспечивает максимальное развитие мощности и позволяет клапану расширяться в седле, чтобы минимизировать износ.

Эксплуатация

Во время работы двигателя клапан обычно закрыт, удерживая его пружиной.Когда кулачок вращается, клапан открывается. Для впускных клапанов это позволяет воздушно-топливной смеси поступать в цилиндр. Как только смесь оказывается в цилиндре, кулачок продолжает вращаться, а впускной клапан закрывается и происходит сгорание. После сгорания и во время такта выпуска кулачок открывает выпускной клапан, позволяя отработанным газам выходить. После того, как все отработанные газы уйдут, кулачок цилиндра поворачивается дальше, и выпускной клапан закрывается.

Время, в течение которого клапан открывается или закрывается, зависит от формы рабочего выступа на распределительном валу.Чем больше лепесток, тем дольше открыт клапан и тем больше может быть обработано воздуха / топлива или выхлопных газов, увеличивая мощность.

Клапаны могут приводиться в действие толкателями, толкателями или коромыслами, и это обычно определяется расположением распределительного вала. Двигатель с верхним расположением кулачков может приводить в действие коромысло либо напрямую, либо через толкатель. Кулачок, встроенный в блок или головку, может использовать гидравлические приводы и толкатели для перемещения клапанов.

Смазка

Подходящим смазочным материалом для клапанов двигателя является масло, используемое для смазки двигателя, как правило, моторное масло с несколькими маслами.В соответствии с конструкцией двигателя масло перемещается под давлением из картера масляным насосом через отверстия и бороздки в верхней части головки, область внутри крышки клапана. Затем смазка течет вдоль головки к штоку (ам) клапана и, оказавшись там, стекает вниз по штоку, смазывая шток и направляющую.

Если шток клапана и зазор направляющей установлены правильно, будет достигнут надлежащий баланс смазки, а это означает, что потребление масла будет незначительным или совсем не будет. Если зазор в направляющей и / или штоке слишком велик, масло потечет в поток выхлопных газов, загрязняя седло, что отрицательно скажется на характеристиках двигателя.Эту тенденцию можно измерить по расходу масла. Думайте о «голубом» дыме.

Я надеюсь, что этот совет был полезен, и дайте нам знать, если у вас есть какие-либо вопросы, оставив комментарий ниже!

Конструкция клапанов двигателя | Строительство автомобилей

Основное назначение клапанов двигателя — открытие и закрытие впускных и выпускных отверстий. При открытии впускного клапана воздушно-топливная смесь поступает в цилиндры .А когда открывается выпускной клапан, сгоревшие газы удаляются. Клапан является элементом Клапан механизма .

Клапаны бывают некоторых типов по их форма: гриб или тюльпан. Вы можете увидеть различные формы и типы этих клапанов, показанные на рисунке. иллюстрирует.

Типы клапанов

Основными частями клапанов являются головка и шток. Клапан должен удерживать цилиндр изолированным во время такта сжатия и рабочего хода .

Плавный переход от головки клапана к штоку снижает сопротивление движению газа при открытии клапана. Клапаны в цилиндрах цилиндров двигателя автомобиля подвергаются воздействию высоких температур, поэтому металлический сплав в клапанах должен выдерживать все факторы, такие как коррозия и рабочие нагрузки.

Клапан двигателя имеет запас на головке, чтобы он плотно прилегал к седлу клапана. Торцевая поверхность клапана притирается шлифовальной машиной к седлу клапана. Специальная шлифовальная машина для клапанов используется для шлифовки клапанов из-за очень мелких частиц.

Клапан двигателя удерживается в высокоточном патроне. Угол установки — обычно 45 градусов. Скорость вращения клапана зависит от диаметра клапана для получения максимально гладкой поверхности. Количество металла, удаляемого при каждом проходе, устанавливается на ползуне, а затем шлифовальный круг проходит по поверхности клапана с помощью рычага.

После шлифовки этот клапан теперь хорошо прилегает к седлу, так что теперь он отшлифован и готов. Наконец, согласование седла и клапана достигается притиркой.

Материал клапана двигателя

Впускной клапан работает при более низких температурах, чем выпускной, поэтому он изготовлен из хромоникелевой стали. Для изготовления выпускных клапанов используются гораздо более жаропрочные материалы, такие как нихром, сильхром или кобальт-хромовая сталь.

Размеры клапанов

Головки впускных и выпускных клапанов могут быть одинакового или разного диаметра. Обычно головка впускного клапана имеет больший диаметр, чем головка выпускного клапана, чтобы обеспечить лучшее наполнение цилиндра.Для расчета размеров впускного и выпускного клапана вы должны знать диаметр цилиндра, ход и предел оборотов двигателя. Так вы сможете рассчитать идеальные размеры впускных и выпускных клапанов. Например, двигатель объемом 1588 куб.см (внутренний диаметр 79,5 мм и ход 80 мм) и пределом оборотов 6000 об / мин должны иметь впускной клапан 36,4 мм и выпускной клапан 31 мм. В этом расчете используется следующая формула:


Диаметр клапана = √ ((об / мин × ход × отверстие²) ÷ 2,286,000)

Формула диаметра клапана

Например, впускной клапан Melling в Ford -150 имеет диаметр головки (дюймы): 1.752 и диаметр головки выпускного клапана (дюймы): 1,452.

Технология регулируемых клапанов и ее функции в автомобиле

Большие клапаны на настоящей полукруглой головке, как видно на стенде в Keith Black Racing Engines.

CNET

Когда вы изучаете особенности нового автомобиля, вы, вероятно, будете засыпаны яркими словами о «продвинутой технологии клапанного механизма» в его двигателе. Как это случилось? Когда они продают нам лекарства от простуды, они не забрасывают нас подробностями о том, как работают вирусы. Вот краткое объяснение того, что делают клапаны автомобильного двигателя и почему автопроизводители тратят так много времени, рассказывая вам, насколько они хороши.

Сейчас играет: Смотри: Наконец-то поймите, что технология регулируемого клапана используется в вашем автомобиле…

6:39

Что делают клапаны

Клапаны устанавливаются в части двигателя, называемой головкой, и отвечают за пропускание воздуха и / или топлива в цилиндры для сжигания (так называемые впускные клапаны) и за выпуск выхлопных газов из цилиндров. что сгорание из цилиндров — так называемые выпускные клапаны.

Выделены клапаны двигателя, расположенные в головке (здесь не видно), непосредственно над цилиндрами.

VW

Это может звучать как пара рожков в оркестре, но клапаны на самом деле имеют решающее значение для мощности двигателя, его экономичности и выбросов.

Как работают клапаны

Клапаны двигателя приводятся в действие за счет вращения распределительного вала с эксцентриковыми яйцевидными выступами на нем.Когда эти кулачки вращаются, высокая часть их яйцевидной формы давит на клапан, переводя его в открытое положение.

Распредвалы бывают разных размеров и применений, но все они имеют ряд эксцентричных или яйцевидных кулачков, врезанных в них.

MAT Foundry Group

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

Есть три основных параметра, которые определяют характер этого танца открытия и закрытия: время, подъем и продолжительность. (Здесь вам действительно нужно посмотреть видео в верхней части страницы!)

Время

Как и все, что вращается, распределительный вал поворачивается на 360 градусов во время работы. Там, где в этих 360 градусах направлен пик овального лепестка, это фаза газораспределения — момент, когда выступ кулачка давит на клапан во время вращения вала.

Где на 360 градусах распределительного вала точки этого выступа определяют его синхронизацию.

CNET

Это называется синхронизацией, потому что он определяет, когда клапан открывается в зависимости от того, что происходит в остальной части двигателя в данный момент времени, поскольку все в двигателе механически заблокировано.

Подъемник

Высота выступа кулачка или его яйцевидное острие определяет подъемную силу. Чем выше этот конец, тем дальше он переместит или «поднимет» клапан.Эта величина подъема в значительной степени определяет, насколько большое отверстие создается в цилиндре для входа воздуха или топлива или выхода выхлопных газов.

Продолжительность

Ширина или ширина выступа кулачка определяет продолжительность или то, как долго он выполняет подъем на клапан. Это определяет, сколько времени цилиндр должен вдохнуть или выдохнуть.

Ширина или ширина «плеч» по обе стороны от пика этого выступа кулачка определяет его продолжительность.

CNET

Узкий заостренный выступ кулачка на короткое время открывает клапан, тогда как более широкий и широкий выступ кулачка дольше удерживает клапан открытым при вращении распредвала.

Создание всех этих переменных

Как вы можете заметить, кулачковые выступы в форме яйца обманчиво сложны и содержат множество «команд» в своей органической форме. Но даже этих тонких факторов недостаточно для современных двигателей; в последние несколько десятилетий автопроизводители сделали регулировку времени, подъемной силы и продолжительности работы двигателя изменяемыми.

Регулировка фаз газораспределения

В идеале кулачки давят на клапаны, время от времени меняющееся в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки, что трудно представить в фиксированной, обработанной форме распределительного вала.Но технология Porsche VarioCam была одним из первых примеров, которые сделали именно это, изменив соотношение между распределительным валом и шестерней, которая его вращает.

В частности, это позволило Porsche изменять синхронизацию впускных клапанов относительно положения поршней в цилиндре, а также синхронизацию выпускных клапанов. Это нечеткое, но выше заводское изображение того, как VarioCam изменяет время впускных клапанов. Большинство современных автомобилей с газовым двигателем теперь используют некоторые методы для изменения фаз газораспределения.

Регулируемый подъемник

Знаменитые двигатели Honda VTEC сделали переменный подъем клапанов популярным. Используя механическую связь, двигатели VTEC могут выбирать между двумя кулачками распределительного вала разной формы для управления каждым заданным клапаном: один открывает клапан чаще, другой — меньше. Выбор того, какие лепестки использовать в данный момент, делает компьютер двигателя, поскольку он контролирует обороты двигателя и нагрузку.

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

Переменная продолжительность

Продолжительность воздействия кулачка на клапан, возможно, была самым сложным фактором для изменения, но новая технология Hyundai CVVD недавно сделала это. Он изменяет продолжительность, слегка сдвигая распределительный вал в сторону от его оси вращения при его повороте. Это невыносимо сложный механизм, но отчасти поэтому он появился спустя десятилетия после двух предыдущих вариативных технологий. Он должен появиться в некоторых новых Hyundais в конце 2020 года.

Будущее

Все это довольно впечатляющая технология, но, честно говоря, это просто сложный набор пластырей для вековой автомобильной технологии: клапаны с приводом от распределительного вала.В будущем мы могли бы отказаться от всего устройства Руба Голдберга и управлять автомобилями с прямым бескулачковым приводом клапана — новой технологией, в которой для управления каждым клапаном используется простой соленоид или электродвигатель.

Или вы просто сядете на электромобиль и забудете обо всей этой чепухе.

Клапаны двигателя

— что они делают и как устранять неисправность

Клапаны

являются ключевыми элементами в системе клапанов, камеры сгорания и цилиндров любого двигателя.Когда вы понимаете симптомы плохих уплотнений клапанов, это может означать разницу между правильным ремонтом и дальнейшим повреждением вашего дизельного двигателя.

В этом руководстве мы обсудим, какова функция клапана, как он влияет на весь двигатель вашей морской лодки, как анализировать отказы клапанов двигателя и как вы можете исправить их, чтобы вы продолжали двигаться по воде.

Что такое клапан двигателя?

Клапаны двигателя играют решающую роль в работе всех двигателей внутреннего сгорания.Они регулируют, контролируют и направляют необходимое количество воздуха и топлива внутри камеры сгорания двигателя для возникновения воспламенения. Точная синхронизация клапанов позволяет вашему судовому двигателю Detroit Diesel или Cummins работать с максимальной эффективностью в различных условиях и на различных скоростях.

Самый распространенный тип клапана дизельного двигателя — тарельчатый. У него тонкий стержень, который ведет к металлическому куску с плоской поверхностью, которым является голова. Он похож на плунжер или стержень трубы.Детали тарельчатого клапана:

— Наконечник

— Фиксатор паз

— Филе

— лицевая поверхность седла

— Маржа

— Поверхность горения

Каждый тарельчатый клапан устанавливается в круглое отверстие в верхней части камеры сгорания. Седло клапана — это то, что создает плотное уплотнение между клапаном и его поверхностью, а пружина клапана удерживает компонент в закрытом состоянии, нажимая на фиксатор.

Клапаны двигателя расположены на головке блока цилиндров двигателя и могут быть изготовлены из закаленного металла, например:

— Нержавеющая сталь

— Сталь низкоуглеродистая

— Никелевый сплав

— Стеллитовый сплав

В более мощных двигателях клапаны могут быть из титана. Также доступны различные конфигурации для повышения долговечности и производительности клапана. Например, для повышения сопротивляемости клапана нагреву, износу и коррозии применяются специальные покрытия.

Покрытия и обработка могут варьироваться от твердого хромирования и покрытия из нитрида хрома до покрытия из нитрида циркония и зеркальной полировки. Благодаря различному расположению клапаны двигателя могут выдерживать экстремальные температуры и условия камеры сгорания.

Два типа клапанов включают впускной и выпускной. В зависимости от марки и модели судового двигателя количество клапанов на каждой стороне головки блока цилиндров может варьироваться. Многоклапанные двигатели могут иметь от трех до пяти наборов клапанов для повышения эффективности сгорания топлива.

Распределительный вал двигателя управляет как впускными, так и выпускными клапанами, а время их открытия и закрытия измеряется цепью или ремнем привода ГРМ. Клапаны и их квалификация имеют решающее значение для точной и эффективной работы двигателя вашего судового дизельного двигателя.

Принцип работы и назначение клапана двигателя

Клапан двигателя предназначен для уплотнения камеры сгорания и ускорения газообмена.

Клапаны

позволяют воздушно-топливной смеси входить и выходить из камеры через проходы, называемые портами.Они работают, чтобы запечатать камеру в определенные моменты, чтобы воспламенить и выпустить сгоревшее топливо. На одной стороне цилиндра впускной клапан позволяет рассчитанному количеству воздуха поступать в определенный момент, в то время как выпускной канал избавляется от рассеянного воздуха с другой стороны. Чем больше воздуха двигатель может входить и выходить из цилиндра, тем выше его эффективность и мощность.

В двигателе внутреннего сгорания происходят четыре процедуры, называемые тактами:

1. Такт впуска: Такт впуска — это первый шаг.Впускные клапаны открываются и втягивают воздух в камеру, где он смешивается с топливом.

2. Такт сжатия: Второй ход называется тактом сжатия, когда впускной и выпускной клапаны закрываются, чтобы улавливать воздушно-топливную смесь. Поршень движется вверх, вызывая возгорание смеси. Экстремальное давление увеличивает химическую энергию.

3. Рабочий ход: Во время третьего хода, также известного как рабочий ход, сжатая смесь самовоспламеняется, преобразуя воздух и топливо в механическую энергию.Горючее и воздух расширяются, заставляя поршень опускаться в цилиндр. В результате коленвал проворачивается.

4. Ход выпуска: Последний ход — выпуск. Когда поршень возвращается в цилиндр после сжатия и зажигания, выпускной клапан открывается для выпуска газов. Затем он закроется, когда впускной клапан начнет процесс заново. Клапаны двигателя работают на высоких скоростях, заставляя двигатель приводить лодку в движение.

Впуск vs.Выпускные клапаны

Хотя и впускной, и выпускной клапаны герметизируют камеру сгорания, они служат для двух разных целей: одна позволяет воздуху проникать внутрь, а вторая — отводить газы.

Во время первого хода впускной клапан позволяет воздуху или топливовоздушной смеси попасть в камеру. Когда он открывается, выпускной клапан закрывается одновременно. Когда происходит последний ход, выпускной клапан избавляется от израсходованных газов, и процесс повторяется.

Клапаны приводятся в действие распределительным валом, который приводится в движение коленчатым валом, который управляется поршнем.Вся система синхронизирована по времени с постоянным и плавным движением.

Впускное отверстие часто больше выпускного. Поскольку входное отверстие имеет более низкое давление на входе, для проталкивания воздуха внутрь требуется отверстие большего размера. Он основан на фильтре, обеспечивающем поступление чистого воздуха в камеру, а также зависит от вакуума для выпуска нужного количества смеси.

Напротив, выпускной клапан имеет высокое давление на выходе из-за сгорания. Выхлоп выпускает меньший объем газа, поэтому больший клапан не нужен.Когда смесь воздуха и дизельного топлива воспламеняется и взрывается, химическая энергия превращается в механическую, создавая большее давление и мощность для проталкивания выхлопных газов. Выпускать газы из выпускного клапана легче из-за поршня и сгорания.

При более близком сравнении клапанов двигателя выхлоп часто чище, чем впускной, поскольку он выдерживает экстремальные температуры сгоревших газов. Высокие температуры сжигают любые отложения на выхлопе, в то время как на входе накапливается углерод, потому что он принимает более холодный воздух и газы.Впускной канал обычно более грязный или темный по сравнению с выпускным.

A Анализ неисправности клапана дизельного двигателя

Хотя клапаны спроектированы так, чтобы служить в течение всего срока службы вашего коммерческого судового двигателя, они могут работать только при соблюдении графика регулярного технического обслуживания. Ваш ремонт должен включать стандартные методы, чтобы избежать отказа клапана двигателя, например:

Замена масла, масляных фильтров и воздушных фильтров.

Соблюдение правильных интервалов сервисного обслуживания.

Замена цепи привода ГРМ или клинового ремня через определенное количество миль или промежуток времени.

Если вы не замените нужные детали, цепь или ремень привода ГРМ могут порваться, в результате чего клапаны станут неподвижными и столкнутся с поршнем. Понимание того, как долго служат клапаны двигателя, зависит от технического обслуживания и нагрузки, которую вы возлагаете на двигатель. Если вы пренебрегаете надлежащим уходом, поврежденные клапаны могут серьезно вывести двигатель из строя.

Клапаны также могут быть повреждены из-за халатного отношения оператора.Например, если вы работаете на более низкой передаче, но двигаетесь на высоких скоростях, это может погнуть или сломать клапаны двигателя.

Итак, что вызывает повреждение клапана двигателя? Могут произойти две распространенные поломки — погнутые или сгоревшие клапаны.

Изогнутые клапаны дизельного двигателя

Самый распространенный тип отказа клапана — это когда клапаны ломаются после контакта с поршнями или удара о них. В результате клапаны больше не могут герметизировать камеру, что позволяет чрезмерному количеству воздуха и топлива проникать внутрь, в то время как выхлоп не закрыт полностью.

Большинство двигателей представляют собой двигатели с натягом, то есть поршень движется вверх мимо самой нижней точки, в которой клапаны движутся вниз во время нормального процесса. Ремень или цепь ГРМ измеряют время компонентов двигателя через коленчатый вал. Затем коленчатый вал приводит в движение поршни, что влияет на распределительный вал, который влияет на клапаны.

При нарушении синхронизации цепи или ремня поршни могут столкнуться с клапанами. Если в вашем Detroit Diesel, Cummins или другом двигателе происходит неправильная синхронизация, не включайте его.Запуск судового двигателя может привести к большему повреждению поршней, головки цилиндров и отверстий.

Изогнутые клапаны являются результатом неисправного ремня или цепи привода ГРМ, которые вы можете заменить в соответствии с инструкциями производителя.

Клапаны сгоревшего дизельного двигателя

Перегоревшие клапаны — второй по распространенности тип отказа. Когда клапаны подвергаются экстремальным температурам, это часто может вызвать повреждение материала компонента из-за ожога или коррозии, что чаще всего происходит на выпускных клапанах, потому что они подвергаются более жесткому воздействию.

Сгоревшие клапаны не могут закрываться из-за трещин или горения. Горючие газы будут выходить через седло клапана и клапан, если они не закрыты. Горячие газы начинают обжигать край клапана, и со временем он разъедает головку клапана, из-за чего она не закрывается. Это повлияет на производительность и компрессию вашего коммерческого морского катера, а также на расход топлива.

Признаки отказа клапана двигателя

Поскольку клапаны находятся в постоянном движении и подвергаются экстремальным температурам, они естественным образом изнашиваются со временем.Однако отказ клапана может произойти быстрее, если ваш судовой дизельный двигатель работает в тяжелых условиях или вы пренебрегаете им.

Если вы подозреваете, что в вашем судовом двигателе произошел отказ клапана двигателя, обратите внимание на несколько признаков:

— Холодный запуск двигателя: Клапанная крышка, покрытая маслом, вытечет через неисправное уплотнение в камеру, вызывая выпуск бело-голубого дыма из выхлопной трубы.

— Чрезмерный расход масла: Плохое состояние ваших клапанов может привести к высокому уровню расхода масла.

— Выхлопной дым: Изношенные клапаны вызывают сине-белый дым, который длится дольше обычного во время разгона и запуска двигателя.

— Ударная нагрузка: Клапан может выйти из строя в результате удара, часто повреждая даже самые сильные точки в системе клапана.

— Неправильная техника эксплуатации: Непрерывные работы и холостой ход могут привести к износу уплотнений клапана.

— Утопленные клапаны: Спад является результатом экстремальных рабочих температур и отложений масла и шлама, из-за которых компоненты не уплотняются.

Изогнутые клапаны часто более серьезны по сравнению с сгоревшими деталями, поскольку их выход из строя может привести к разрушению других деталей двигателя и повлиять на характеристики вашего коммерческого судна.

Причины сгоревших клапанов включают:

Горючие газы выходят в единственной точке за клапаном.

Неисправный зазор клапана.

Неисправное уплотнение клапана с седлом клапана головки — скопление нагара может повлиять на уплотнение и вызвать абразивный износ.

Большое количество ограниченного тепла.

Недостаточное охлаждение ГБЦ.

Использование сухого топлива, которое не смазывает седло клапана должным образом.

Признаки того, что вы имеете дело с сгоревшим клапаном, могут включать такие признаки, как:

Возгорание

Меньше мощности

Пропуски зажигания

Неровный холостой ход

Работа с сгоревшими клапанами может быть результатом перегрева судового двигателя или использования неподходящего топлива.

Следите за различными признаками, которые могут указывать на то, что у вашего двигателя сломаны, погнуты или сгорели клапаны. При первых признаках аварии диагностируйте проблему, чтобы избежать дальнейшего повреждения.

Как исправить отказ клапана двигателя

Решение проблемы клапана двигателя начинается с понимания процесса сгорания и различных задействованных механизмов. Вот несколько способов предотвратить отказ клапана:

Проверка герметичности клапана или его герметизирующих свойств.

Очистка системы охлаждения для повышения эффективности.

Очистка клапанов двигателя от нагара и коррозии.

Проверка клапанного зазора.

Использование высококачественного топлива для предотвращения накопления углерода.

Прежде чем пытаться устранить какие-либо внутренние сложности, проанализируйте ситуацию. Ваши клапаны могут быть сломаны, изношены, треснуты или сожжены. Даже направляющие клапана и седла судового двигателя могут быть повреждены.Для оценки проблемы:

1. После разборки головки блока цилиндров проверьте, нет ли ненормальных условий в компонентах клапанного механизма.

2. Проверьте наличие признаков износа или дополнительных повреждений, таких как обломки, трещины и отложения нагара.

3. Осмотрите каждую часть клапанного механизма, чтобы определить, какие из них нуждаются в замене или ремонте.

4. Ознакомьтесь с рекомендациями производителя и ознакомьтесь со спецификациями каждой детали клапана.

Во время поломки полезно провести тест на утечку.Проверка на утечку определит, неисправны ли ваши клапаны, позволив жидкости проходить через неправильное время. Во время этого процесса дизельный двигатель будет вращаться, пока испытуемый цилиндр не достигнет верхней мертвой точки. Клапаны закрываются во время первой части теста.

Затем в цилиндр будет поступать воздух. Датчик утечки поможет определить, какое давление может выдержать цилиндр. Если утечка присутствует, вы можете использовать бороскоп для проверки клапанов. Возможно, вам также придется снять крышку клапана, чтобы проверить клапанный механизм.

Определение стоимости и времени, необходимых для завершения ремонта клапана судового двигателя, зависит от количества повреждений. Всегда можно найти что-то еще, что можно обнаружить, например, неисправную направляющую клапана или седло.

Замена клапана двигателя необходима в следующих случаях:

Постоянный шум двигателя

Чрезмерный расход масла

Значительное повреждение клапана

Плохая работа двигателя

Выполнение ремонта клапана своими руками является рентабельным и выполнимым, если у вас есть подходящие материалы.Определите, какие клапаны и другие компоненты необходимо заменить. Это также подходящее время для замены других критически важных деталей двигателя, потому что вам придется сломать систему. Вот несколько простых шагов:

1. Дайте морскому двигателю остыть и откройте капот, чтобы увидеть цилиндры.

2. Снимите прокладку головки блока цилиндров.

3. Снимите клапаны с резьбовых соединений.

4. Провести полную проверку состояния клапанных механизмов.

Если в вашем коммерческом дизельном двигателе есть скрытые клапаны, вам может потребоваться обратиться к профессионалу.Если вы не можете выполнить другие сложные операции по восстановлению и ремонту, обратитесь к авторитетному механику, который может восстановить ваш дизельный двигатель.

Ваш верный помощник в области решений для клапанов дизельного двигателя

Поиск и устранение неисправностей в клапанном агрегате судового двигателя может быть сложной задачей, особенно когда вы пытаетесь сузить круг возможных неисправностей. Diesel Pro Power предоставляет все необходимые инструкции и детали, включая компоненты клапана двигателя. Наш онлайн-каталог поможет вам найти то, что вам нужно, за считанные секунды.Для максимального удобства мы также предлагаем круглосуточную доставку по всему миру.

Просмотрите наши решения Cummins, Detroit Diesel, Allison Marine и Twin Disc или обратитесь к нам через Интернет с дополнительными вопросами. Вы также можете позвонить в нашу команду экспертов по телефону 1-855-607-6632. Мы ценим вашу приверженность вашему судовому двигателю и готовы доставить вам все необходимые детали.

Клапаны двигателя

Топливо-воздушная смесь поступает в цилиндры через отверстия впускных клапанов, а сгоревшие газы выводятся через отверстия выпускных клапанов.Головка каждого клапана открывает и закрывает эти отверстия цилиндра. В авиационных двигателях используются клапаны тарельчатого типа. Клапаны также типичны по форме и называются грибами или тюльпанами из-за их сходства с формой этих растений. На рис. 1-20 показаны различные формы и типы этих клапанов.

Рисунок 1-20. Различные типы клапанов.

Конструкция клапана

Клапаны в цилиндрах авиационного двигателя подвергаются воздействию высоких температур, коррозии и рабочих нагрузок; таким образом, металлический сплав в клапанах должен выдерживать все эти факторы.Поскольку впускные клапаны работают при более низких температурах, чем выпускные, они могут быть изготовлены из хромоникелевой стали. Выхлопные клапаны обычно изготавливаются из нихрома, сильхрома или кобальтхромовой стали, потому что эти материалы намного более жаропрочные.

Головка клапана имеет шлифованную поверхность, которая образует уплотнение против заземленного седла клапана в головке цилиндров, когда клапан закрыт. Поверхность клапана обычно шлифуется под углом 30 ° или 45 °. В некоторых двигателях поверхность впускного клапана шлифуется под углом 30 °, а поверхность выпускного клапана шлифуется под углом 45 °.Поверхности клапанов часто делают более прочными за счет применения материала, называемого стеллитом. Около 1⁄16 дюйма из этого сплава приварено к торцу клапана и отшлифовано под правильным углом. Стеллит устойчив к высокотемпературной коррозии, а также выдерживает удары и износ, связанные с работой клапана. Некоторые производители двигателей используют нихромовую облицовку клапанов. Это служит той же цели, что и материал стеллита.

Рисунок 1-21. Вид на направляющую клапана, установленную на головке блока цилиндров.

Шток клапана действует как пилот для головки клапана и перемещается в направляющей клапана, установленной для этой цели в головке блока цилиндров.[Рис. 1-21] Поверхность штока клапана закалена, чтобы противостоять износу. Шея — это часть, которая образует соединение между головкой и стеблем. Наконечник клапана закален, чтобы выдерживать удары коромысла клапана, когда он открывает клапан. Обработанная канавка на штоке рядом с наконечником принимает шпонки штока с разрезным кольцом. Эти шпонки штока образуют стопорное кольцо, удерживающее стопорную шайбу пружины клапана на месте. [Рисунок 1-22] Рисунок 1-22. Шпонки штока образуют стопорное кольцо для удержания стопорных шайб пружины клапана на месте.

Некоторые штоки впускных и выпускных клапанов полые и частично заполнены металлическим натрием. Этот материал используется потому, что он отлично проводит тепло. Натрий плавится примерно при 208 ° F, и возвратно-поступательное движение клапана приводит к циркуляции жидкого натрия, позволяя ему отводить тепло от головки клапана к штоку клапана, где оно рассеивается через направляющую клапана к головке цилиндров и охлаждающим ребрам. . Таким образом, рабочая температура клапана может быть снижена на 300–400 ° F.Запрещается открывать клапан, заполненный натрием, или подвергать его обработке, которая может привести к его разрыву. Воздействие натрия в этих клапанах на внешний воздух может привести к пожару или взрыву с возможными травмами.

Наиболее часто используемые впускные клапаны имеют твердые штоки, а головка либо плоская, либо имеет форму тюльпана. Впускные клапаны для двигателей малой мощности обычно имеют плоскую головку. В некоторых двигателях впускной клапан может быть типа «тюльпан» и иметь меньший шток, чем выпускной клапан, или он может быть похож на выпускной клапан, но иметь твердый стержень и головку.Хотя эти клапаны похожи, они не являются взаимозаменяемыми, поскольку поверхности клапанов изготовлены из разного материала. Впускной клапан обычно имеет плоскую фрезеровку на конце, чтобы идентифицировать это.

Летный механик рекомендует

Типы, рабочие, клапанный механизм [объяснение]

В этой статье вы узнаете, что такое клапаны двигателя и как они работают в двигателе. Клапанный механизм и охлаждение клапана.

Клапаны двигателя и типы клапанов двигателя

Vale — это устройство для закрытия и открытия прохода.В двигателях автомобилей для каждого цилиндра используются два клапана двигателя — впускной (или впускной) клапан и выпускной клапан.

Впускной клапан

Топливо поступает в цилиндр через впускной клапан. В закрытом состоянии клапан плотно закрывает камеру сгорания. Клапаны обычно изготавливаются из аустенитной нержавеющей стали, которая является коррозионно-стойким и жаростойким материалом. Впускной клапан, подвергающийся меньшему нагреву, обычно изготавливается из хромоникелевой легированной стали.

Выпускной клапан

Сгоревшие газы выходят через выпускной клапан.Выпускной клапан обычно изготавливается из сильхромовой стали, которая представляет собой сплав кремния и хрома с необычной термостойкостью.

Клапаны, используемые в двигателях автомобилей, называются тарельчатыми или грибовидными клапанами. Головка клапана имеет точно отшлифованную поверхность с достаточным запасом, чтобы избежать тонкой кромки. Угловая поверхность отшлифована на головке клапана, образуя угол 45 ° или 30 °, соответствующий углу седла клапана в головке цилиндров. На конце штока клапана имеются стопорные канавки пружинного фиксатора.

Читайте также: Список деталей двигателя автомобиля: его функции (с изображениями)

Типы клапанов двигателя

Существует 3 различных типа клапанов двигателя , а именно:

  • Тарельчатый клапан
  • Рукавный клапан
  • Поворотный клапан

1. Тарельчатый клапан

Он также известен как грибовидный клапан из-за своей формы. Он используется для контроля времени и количества потока газа 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. Поверхность клапана обычно под углом от 30 ° до 45 ° идеально отшлифована, так как она должна совпадать с седлом клапана для идеального уплотнения. Шток имеет канавку для фиксации пружинного фиксатора, а его конец находится в контакте с кулачком для движений клапана вверх и вниз. В выхлопе перепад давления помогает герметизировать клапан. Во впускных клапанах перепад давления помогает его открыть.

2. Гильзовой клапан

Гильзовой клапан, как следует из названия, представляет собой трубку или гильзу, вставленную между поршнем и стенкой цилиндра в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, где он вращается / скользит.

Отверстия на стороне втулок совпадают с впускным и выпускным отверстиями цилиндра на соответствующих этапах цикла двигателя.

Внутренняя поверхность втулки образует цилиндр внутреннего цилиндра, в котором скользит поршень. Гильза в непрерывном движении допускает и вытесняет газы за счет периодического совпадения прорези порта в гильзе с портами, образованными через отливку главного цилиндра.

Преимущества : Эти клапаны просты по конструкции и бесшумны в эксплуатации. Шум возникает из-за отсутствия деталей, создающих шум, таких как кулачки клапана, коромысло, толкатели, клапаны и т. Д. Клапан с гильзой имеет меньшую тенденцию к детонации. Охлаждение очень эффективно, так как клапан контактирует с водяными рубашками.

3. Поворотный клапан

Существует много типов поворотных клапанов. На рисунке показан поворотный клапан дискового типа. Он состоит из вращающегося диска с отверстием.Во время вращения он поочередно сообщается с впускным и выпускным коллекторами.

Преимущества : Поворотные клапаны просты в конструкции и производятся с меньшими затратами. Они подходят для быстроходных двигателей. У этих клапанов меньше напряжений и вибраций. Роторные икры работают плавно, равномерно и бесшумно.

Типы клапанных механизмов двигателя

Клапаны приводятся в действие кулачками, установленными на распределительном валу. Распределительный вал получает движение от коленчатого вала.Когда распределительный вал поворачивается, кулачок управляет клапаном.

По расположению клапанов, клапанный механизм бывает двух типов:

  1. Клапанный механизм для управления клапаном в блоке двигателя (прямой тарельчатый клапан).
  2. Клапанный механизм для управления клапаном в головке блока цилиндров (верхний тарельчатый клапан).

Зазор между толкателем клапана и толкателем

Сохраняется небольшой зазор между толкателем клапана и штоком клапана в случае прямого тарельчатого клапана и между коромыслом и штоком клапана в случае верхнего тарельчатого клапана клапан.Это известно как зазор толкателя клапана , и иногда как зазор клапана. Этот зазор допускает расширение штока клапана при нагревании двигателя.

Если не будет достаточного зазора, клапан не будет правильно сидеть, когда двигатель нагревается, что приведет к потере мощности и подъему клапана. Лучше иметь зазор больше, чем необходимо, чем слишком мало, несмотря на небольшое увеличение шума клапанного механизма.

Зазор клапана и толкателя зависит от следующих факторов:

  1. Длина штока клапана
  2. Материал клапана.
  3. Температура, при которой работает двигатель.

Гидравлический подъемник клапана

Он работает очень тихо, поскольку обеспечивает нулевой зазор толкателя клапана. Он автоматически регулирует свою длину, чтобы компенсировать разницу в клапане. зазор толкателя. Кроме того, при нормальной эксплуатации обычно не требуется регулировка. Изменения температуры и износа устраняются гидравлически.

Корпус состоит из цилиндра и маслобака. Отверстие в корпусе соединено с напорной магистралью от системы смазки двигателя для подачи масла в резервуар.Плунжер входит в цилиндр так, что его верхний конец контактирует с нижней частью толкателя, а его нижний конец поддерживается маслом между ним и нижней частью цилиндра.

Когда клапан закрыт, как показано на (a) (кулачок на нижней стороне), масло из резервуара открывает шаровой обратный клапан и поднимает плунжер, проходя между ним и дном цилиндра. Это обеспечивает нулевой зазор между подъемным устройством и толкателем, а также между коромыслом и штоком клапана.

Когда кулачок поворачивается, чтобы поднять подъемник, как показано на (b) (кулачок вверху).Шаровой обратный клапан закрывается, чтобы предотвратить возврат масла в резервуар, и заставляет весь подъемный узел поднимать толкатель, чтобы открыть клапан. Поскольку подъемник начинается с нулевого зазора, шум сводится к минимуму.

Как показано в (b) во время операции подъема, некоторое количество масла может просочиться между плунжером и цилиндром, что вызывает опускание плунжера для создания зазора, если пружина не подняла его снова, когда давление на плунжер разгружается при закрытии клапана двигателя.При этом снова открывается шаровой обратный клапан, масло снова поступает под плунжер, и подъемник снова настраивается на нулевой зазор.

Эксцентриковое коромысло

Эксцентриковое коромысло автоматически компенсирует разницу в зазоре между клапаном и толкателем. Он состоит из обычного коромысла, модифицированного для удержания эксцентрика с помощью паза и штифта.

Плунжер и пружина управляют поршнем эксцентрика. Плунжер приводится в действие пружиной и давлением масла из отверстия в коромысле.

Когда клапан двигателя закрыт (кулачок на стороне низкого давления), эксцентрик под действием пружины и плунжера перемещается, чтобы компенсировать любой зазор в клапане, приводящем в действие механизм. Когда кулачок вращается, чтобы открыть клапан, плунжер и пружина поглощают любой удар, вызванный этим движением. Когда кулачок находится вверху, клапан полностью открыт.

Охлаждение клапана

Очевидно, что выпускной клапан нагревается сильнее, чем впускной клапан, потому что выпускной клапан всегда находится в контакте с горячими газами, в то время как впускной клапан в некоторой степени охлаждается поступающим свежим зарядом.Выпускной клапан может действительно нагреться докрасна за короткий период работы. Поверхность клапана самая горячая, а шток клапана — самая холодная часть клапана.

Шток клапана передает тепло направляющей клапана, а поверхность клапана передает тепло седлу клапана, что помогает поддерживать клапан в холодном состоянии. Для обеспечения надлежащего охлаждения головка блока цилиндров должна быть спроектирована так, чтобы обеспечить хорошую циркуляцию воды вокруг критических участков клапана.

Если поверхность клапана правильно сидит на седле клапана и полностью закрывает камеру сгорания, не будет потери сжатия и мощности.Несмотря на это, правильная посадка клапана также обеспечивает полный контакт с седлом клапана, через который может происходить больший теплообмен. Неравномерный контакт может вызвать нагрев клапана на несколько сотен градусов выше обычного, что сократит срок его службы.

Клапан с натриевым охлаждением

Во многих тяжелых двигателях используются клапаны с натриевым охлаждением. Клапан с натриевым охлаждением имеет полый шток, который частично заполнен металлическим натрием. Натрий плавится при 97’5 ° C. Таким образом, при рабочих температурах натрий находится в жидком состоянии.Когда двигатель работает, клапан перемещается вверх и вниз, натрий выбрасывается вверх в более горячую часть клапана.

Он поглощает тепло, которое затем передается на шток охладителя, когда он снова падает в шток. Это действие сохраняет головку клапана в холодном состоянии. Клапан с натриевым охлаждением работает на 100 ° C холоднее, чем клапан со сплошным штоком аналогичной конструкции при тех же условиях эксплуатации. Это означает, что клапан с натриевым охлаждением имеет более длительный срок службы. Но его использование требует большей осторожности.

Если полый шток клапана с натриевым охлаждением треснут или сломан, это потенциально опасно.Натрий воспламеняется при контакте с водой. Это вызывает глубокий и серьезный ожог кожи. Пока натрий безопасно находится в штоке клапана, опасности нет.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *