Клапан в двигателе: Клапаны — Энциклопедия журнала «За рулем»

Клапаны — Энциклопедия журнала «За рулем»

Для работы четырехтактного ДВС требуется как минимум по два клапана на цилиндр — впускной и выпускной. В настоящее время применяются клапаны тарельчатого типа со стержнем. Для улучшения наполнения цилиндра горючей смесью диаметр тарелки впускного клапана делается больше, чем у выпускного. Седла клапанов изготовленные из чугуна или стали, запрессовываются в головку блока цилиндров.
При работе двигателя клапаны подвергаются значительным механическим и тепловым нагрузкам, поэтому для их изготовления применяются специальные сплавы. Иногда для улучшения охлаждения клапанов высокофорсированных двигателей применяют клапаны с полым стержнем, который заполняется натрием. Натрий при рабочих температурах плавится и в расплавленном виде перетекает внутри клапана, перенося тепло от более нагретой тарелки клапана к стержню. Для лучшей очистки рабочей фаски от нагара и равномерной теплопередачи иногда применяются различные механизмы для вращения клапана.

ГРМ могут быть нижнеклапанными и верхнеклапанными, но в современных двигателях используются только верхнеклапанные ГРМ, когда клапаны располагаются в головке цилиндров. Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью пружины, а открывается при нажатии на стержень клапана. Клапанные пружины должны иметь определенную жесткость для гарантированного закрытия клапана при работе, но жесткость пружины не должна быть чрезмерной, чтобы не увеличивать ударной нагрузки на седло клапана. Иногда для уменьшения возможности резонансных колебаний используются пружины уменьшенной жесткости, но на один клапан устанавливается по две пружины.

При использовании двух пружин они должны быть навиты в разные стороны, чтобы не произошло заклинивания клапана в случае поломки одной из пружин и попадания ее витка между витками другой пружины. Для снижения потерь на трение в ГРМ сейчас широко применяются ролики, размещаемые на рычагах и толкателях привода клапанов.

Рис. Замена трения скольжения трением качения путем применения в клапанном механизме роликов дает возможность уменьшить потери на привод клапанов

При открытии (опускании) впускного клапана через кольцевой проход между тарелкой клапана и седлом проходит топливно-воздушная смесь (или воздух) и заполняет цилиндр. Чем больше будет площадь проходного сечения, тем полнее заполнится цилиндр, а следовательно, и выходные показатели этого цилиндра при рабочем ходе будут выше. Для лучшей очистки цилиндров от продуктов сгорания желательно также увеличить диаметр тарелки выпускного клапана. Размеры тарелок клапанов ограничены размером камеры сгорания, выполненной в головке цилиндров. Лучшее наполнение цилиндров и их очистка обеспечиваются при использовании большего, чем два, числа клапанов на один цилиндр. Встречаются трехклапанные (два впускных и один выпуск ной) системы и пятиклапанные (три впускных и два выпускных) системы.

Рис. Четырехклапанная камера сгорания. Применение газораспределительного механизма с четырьмя клапанами на цилиндр в дизельном двигателе

Впервые четыре клапана на цилиндр были использованы еще 1912 г. на двигателе автомобиля Peugeot Gran Prix. Широкое использование такой схемы на серийных легковых автомобилях началось только в 1970-е гг. Сейчас ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр стали практически стандартными для двигателей европейских и японских легковых автомобилей. Некоторые из двигателей Mercedes имеют по три клапана на цилиндр, два впускных и один выпускной, с двумя свечами зажигания (по одной с каждой стороны от выпускного клапана).

Двигатели некоторых автомобилей группы Volksvagen-Audi и ряд японских двигателей используют пять клапанов на цилиндр (три впускных и два выпускных), но при таком числе клапанов значительно усложняется их привод.

Рис. Трехклапанный ГРМ. Компания DaimlerChrysler утверждает, что ГРМ с двумя впускными, одним выпускным и двумя свечами зажигания обеспечивает снижение вредных веществ в отработавших газах

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.

Выпускной клапан

Выпускной клапан — элемент газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания. Обеспечивает выпуск отработавших газов из камеры сгорания.

Камера сгорания должна быть герметичной в момент, когда в ней вспыхивает топливо. После того как энергия вспышки израсходована, из камеры необходимо удалить отработавшие газы, заполнить ее воздухом и бензином, и подготовить к новой вспышке. Для удаления выхлопных газов в головке блока цилиндров установлены тарельчатые клапана, обеспечивающие надежную герметизацию камеры сгорания в момент, когда они закрыты. 

Конструкция выпускного клапана

Выпускные клапаны расположены в головке блока цилиндров. Впуск топливо-воздушной смеси в цилиндр происходит при условии разрежения в камере сгорания, а выпуск – в условиях повышеного давления. Это значит, что после сгорания газы стремятся просочиться наружу, и для их выпуска достаточно открыть клапан. Поэтому, кстати, выпускные клапана всегда меньше, чем впускные — всасывающая сила разрежения уступает силе давления, выталкивающей газы наружу.

Клапанный механизм требует точной регулировки. Если клапан закрывается слишком рано, недогоревшие газы очень быстро сожгут его

Для надежной герметизации камеры сгорания во всех современных двигателях используются тарельчатые клапаны. Преимуществ у такой конструкции несколько. Клапан, состоящий из тарелки, и стержня, прост и надежен, как гвоздь. Переход от фаски к стержню выполнен плавно, что придает клапану необходимую прочность. Кроме того, коническая форма перехода способствует уменьшению сопротивления газов и улучшению герметизации.

Принцип работы выпускного клапана

Выпускной клапан открывается от усилия кулачка распределительного вала. Возвратно-поступательные движения шток клапан совершает во втулке, запрессованной в головку блока цилиндров.

В головке же находится и седло клапана. По сути, это углубление, чья форма соответствует форме верхней части тарелки. Седло и тарелка с высокой точностью притираются друг к другу. Это исключает прорыв газов из камеры сгорания в момент, когда клапана закрыты.

При появлении первой трещины на тарелке процесс разрушения приобретает характер цепной реакции. Чем больше трещина, тем больше перегрев от прорывающихся наружу струй несгоревшего топлива

Верхняя часть стержня выпускного клапана имеет выточку. В нее устанавливаются «сухари» –  разрезанное на две половины коническое кольцо. С их помощью тарелка пружины держится на клапане. Пружина создает усилие, необходимое для возврата клапана в закрытое положение.

Отдельные автомобильные двигатели имеют специальный механизм для принудительного проворачивания клапана. Таким образом обеспечивается равномерный износ детали.

Выпуск отработанных газов происходит в тот момент, когда поршень цилиндра движется от нижней мертвой точки к верхней. Выпускной клапан ДВС работает в  условиях повышенной нагрузки. Нагрев головки клапана во время работы двигателя может достигать 800 градусов.

Характерные поломки выпускных клапанов 

Агрессивные отработанные газы вызывают коррозию выпускных клапанов. Продукты неполного сгорания топлива приводят к прогоранию. 

После определенного периода работы тарелка выпускного клапана и седло в головке блока покрываются нагаром.

Высокая температура накаляет нагар. Происходит выжигание опорной поверхности выпускного клапана. Это влечет за собой потерю герметичности. Появляются нарушения в работе двигателя: падает мощность, затрудняется запуск двигателя. В образовавшиеся щели устремляется под давлением струя горячих неотработанных газов. Это еще сильнее нагревает головку клапана. Как результат – деформация головки и разрушение клапана. При разрушении клапана работа цилиндра фактически прекращается.

Способы защиты от перегрева

Чтобы противостоять эрозии от перегрева выпускные клапаны изготавливаются из жаростойкой стали (хромникельвольфраммолибденовая сталь).

При замене разрушенного клапана притирка к седлу — абсолютно обязательна. Если клапан не притереть, его придется менять снова, и очень скоро

Основа сплава, из которого производятся выпускные клапана — никель. Этот металл повышает сопротивляемость клапана к механическому износу. Поскольку выпускной клапан подвергается большей термической нагрузке, чем впускной, он имеет другую структуру. Стержень выпускного клапана делается полым. Внутренняя полость заполняется металлическим натрием. Это необходимо для улучшения теплообмена.

Современные технологии дают возможность дополнительно защитить выпускные клапаны от агрессивного воздействия.

Самый универсальный способ — плазменно-порошковая наплавка. Кроме этого, существуют методы лазерного легирования и наплавки токами высокой частоты. Эти методы защиты увеличивают стоимость детали, но существенно продлевают срок ее службы.

Справочная и техническая информация о деталях двигателей

Мощность двигателя, при прочих равных условиях, прямо пропорциональна количеству горючей смеси или воздуха и топлива, поступающего в его цилиндры через впускные клапаны и качества очищения цилиндра от отработанных газов через выпускные клапаны.
Для улучшения наполнения двигателя диаметр впускного клапана выполняется обычно большим, чем выпускного. Так как при выпуске скорость потока отработанной смеси выше, чем свежей впускной, за счет выталкивания отработанных газов поршнем на такте выпуска.

При много клапанной системе, например у двигателя AUDI ADR, диаметр выпускной тарелки клапана больше чем у впускных, но устанавливается 3 впускных клапана и 2 выпускных, таким образом, общая площадь впускных клапанов все равно больше. Уменьшение диаметра выпускных клапанов позволяет снизить их температуру и уменьшить величину движущихся масс, приходящихся на один клапан.
Таким образом, величина впускного отверстия определяется диаметром впускного клапана. Диаметр впускного клапана ограничивается возможностями размещения его в головке блока, а высота подъема клапана – силами инерции клапанного механизма, которые не должны быть излишне большими во избежание установки слишком сильных клапанных пружин и вызванного этим слишком большого износа кулачков.

Основными элементами клапана являются головка (тарелка) и стержень (шток). С целью уменьшения гидравлических потерь на впуске и выпуске переход от головки клапана к стержню делается, возможно, более плавным.
Клапаны, особенно выпускные, работают высокой тепловой напряженности, температура тарелки впускного клапана достигает при полной нагрузке двигателя 350-500ºС, а выпускного 700-900ºС. Столь высокая тепловая напряженность выпускных клапанов обусловливается главным образом их очень сильным нагревом во время процесса выпуска. Клапаны подвергаются так же коррозирующему действию газов. Материал клапанов вследствие этого должен обладать стойкостью против коррозии и хорошо сопротивляться износу, поскольку условия смазки клапана не удовлетворительны.
Для повышения износостойкости и продления срока службы клапаны проходят дополнительную обработку, путем наваривания специального сплава (стеллита) на рабочую фаску клапана.
Для улучшения антифрикционных свойств и повышения износостойкости стержня клапана его часто азотируют или хромируют.
Выпускные клапаны форсированных двигателей иногда выполняют полыми. Заполняющее на 50-60% полость клапана легкоплавкое вещество (натрий или специальные соли) во время работы двигателя плавится и энергично взбалтывается, что обеспечивает лучший отвод тепла от головки к стержню клапана и тем самым устраняет его перегрев. Таким образом можно понизить температуру тарелки клапана на 80 –150 °C. Для уменьшения массы, в современном моторостроении находят применение полые, незаполненные впускные клапаны. Полые выпускные клапаны применяются преимущественно с целью понижения температуры в особо опасной области галтели (закруглённого перехода).

Впускные и выпускные клапаны разделяются на :

• Цельнометаллический (монометаллический) клапан. Эти клапаны производятся только из одного материала. При этом выбирается такой материал, который подходит к предъявляемым требованиям, это высокая теплостойкость и антифрикционные свойства.
• Биметаллический клапан. Биметаллические клапаны это соединение двух металлов: материала тарелки клапана с высокой теплостойкостью и материала штока клапана, который закалён со стороны конца стержня клапана, и при этом обладающего высокими антифрикционными свойствами для скольжения внутри направляющей втулки клапана. Соединение этих двух материалов выполняется при помощи сварки трением.

Клапан с наполнителем	Биметаллический клапан

Клапаны двигателя: конструктивные особенности и назначение

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

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

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

Общее устройство

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

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

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

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

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

К каждой паре и группе клапанов предъявляются следующие требования:

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

Конструктивные особенности

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

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

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

Конструктивно деталь состоит из двух частей:

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

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

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

Требования к изготовлению пружин и втулок

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

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

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

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

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

Зачем менять фазы газораспределения — ДРАЙВ

Качество работы двигателя — его КПД, мощность, крутящий момент и экономичность зависят от многих факторов, в том числе и от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала. Профиль этих кулачков определяет момент и продолжительность открытия (то есть ширину фаз), а также величину хода клапанов.

В большинстве современных двигателей фазы меняться не могут. И работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Дело в том, что характер поведения газов (горючей смеси и выхлопа) в цилиндре, а также во впускном и выпускном трактах меняется в зависимости от режимов работы двигателя. Постоянно изменяется скорость течения, возникают различного рода колебания упругой газовой среды, которые приводят к полезным резонансным или, наоборот, паразитным застойным явлениям. Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Фазы газораспределения в поршневых двигателях внутреннего сгорания — это моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов (окон). Фазы газораспределения обычно выражаются в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов.

Так, например, для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу.

Тюнеры часто мудрят со сдвигом фаз при помощи таких сборных звёздочек. Заменив штатный распредвал на «спортивный» с другими фазами, можно добиться существенной прибавки мощности.

При работе на максимальной мощности ситуация сильно меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов закономерно сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать куда больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить столь непростую задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими. При этом для лучшей продувки цилиндров фазу перекрытия обычно делают тем шире, чем выше обороты.

Хондовская VTEC (Variable Valve Timing and Electronic Control) так же, как и тойотовская VVT-I (Variable Valve Timing with intelligence), позволяет плавно изменять фазы газораспределения фазовращателем с гидравлическим управлением. Это достигается путём поворота распределительного вала впускных клапанов относительно вала выпускных клапанов в диапазоне 40—60° (по углу поворота коленчатого вала).

Так что при разработке и доводке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на сложные компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фиксированными фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. И плюс ко всему устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным. Вот так задачка!

Но конструкторы такие задачи уже давно щёлкают как семечки и способны при помощи сдвига и изменения ширины фаз газораспределения менять характеристики двигателя до неузнаваемости. Поднять момент? Пожалуйста. Повысить мощность? Не вопрос. Снизить расход? Не проблема. Правда, подчас получается так, что при улучшении одних показателей приходится жертвовать другими.

Doppel-VANOS (Doppel Variable Nockenwellen Steuerung) от BMW умеет двигать фазы плавно от начального до конечного значения. При помощи гидравлики система заведует как процессами впуска, так и выпуска.

А что если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя? Запросто. Благо способов для этого придумана масса. Один из них — применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. Наиболее часто такая система устанавливается на впуске. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Механизм газораспределения 3,2-литровой «шестёрки» FSI от Audi приводится цепями со стороны маховика. У каждого распределительного вала свой фазовращатель.

Но неуёмные инженеры не остановились на этом и разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но и расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами. Например, в тойотовской системе VVTL-i после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении.

Система Valvetronic позволила отказаться от дроссельной заслонки, система меняет и степень открытия клапанов и фазы. Применяется она на моторах BMW с 2001 года. Ход клапана меняется при помощи электродвигателя и сложной кинематической схемы и пределах 0,2–12 мм.

Изменять момент и продолжительность открытия — это замечательно. А что если попробовать изменять высоту подъёма? Ведь такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм (ГРМ).

Аналогичная система от немецкой компании Mahle.

Чем вредна заслонка? Она ухудшает наполнение цилиндров на низких и средних оборотах. Ведь во впускном тракте под прикрытым дросселем при работе двигателя создаётся сильное разрежение. К чему оно приводит? К большой инертности разреженной газовой среды (топливовоздушной смеси), ухудшению качества наполнения цилиндра свежим зарядом, снижению отдачи и уменьшению скорости отклика на нажатие педали газа.

Система Variable Valve Event and Lift System (VEL), разработанная Ниссаном, напоминает баварский Valvetronic. Специальный эксцентрик, который приводится от электродвигателя, смещает точку опоры коромысла, и за счёт этого изменяет ход клапана. Высота подъёма варьируется в пределах 0,5–2 мм.

Поэтому идеальным вариантом было бы открывать впускной клапан только на время, необходимое для достижения нужного наполнения цилиндра горючей смесью. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и, соответственно, продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. По разным данным, экономия от применения системы бездроссельного управления может составлять от 8% до 15%, прирост мощности и момента в пределах 5—15 %. Но и это не последний рубеж.

Так работает «трёхступенчатый» i-VTEC (Intelligent Variable Valve Timing and Lift Electronic Control). На низкой частоте вращения топливо экономится благодаря тому, что половина впускных клапанов практически дезактивирована. При переходе на средние обороты ранее «дремавшие» клапаны включаются в работу, но их амплитуда не максимальна. На мощностных режимах впускные клапаны начинают работать от единственного центрального кулачка. Он обеспечивает максимальный подъём клапанов, кроме того, его профиль специально заточен под мощностные режимы. Управление режимами осуществляется гидравликой и электроникой.

Несмотря на то что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать ещё выше. За счёт чего? За счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод здесь сдаёт позиции электромагнитному.

Осенью 2007 года Toyota запустит в производство моторы с газораспределительным механизмом Valvematic, который будет изменять не только фазы газораспределения, но и высоту подъёма впускных клапанов. Не секрет, что многие производители достаточно давно применяют подобные системы. Но Toyota в серию такую систему запускает впервые. Мощность двухлитрового атмосферника 1AZ-FE, благодаря новому газораспределительному механизму, удалось поднять со 152 до 158 сил, а момент — с 194 до 196 Нм.

В чём ещё плюс электромагнитного привода? В том, что закон (ускорение в каждый момент времени) подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия клапанов позволяется менять в очень широких пределах. Электроника согласно прописанной программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Зачем? В целях экономии, например, на холостом ходу, при движении в установившемся режиме или при торможении двигателем. Да что режимы — прямо во время работы электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный. Интересно, скоро ли появятся такие системы на конвейере?

А это схема работы механизма VVTL-i, предложенная компанией Toyota. Здесь высота подъёма и продолжительность открытия обоих впускных клапанов изменяются скачкообразно. При работе двигателя на частотах вращения коленчатого вала до 6000 об/мин высота подъёма и продолжительность открытия обоих клапанов задаются кулачком (1), который через рокер (5) воздействует на оба клапана. На оборотах выше 6000 закон движения клапанов задаётся более высоким кулачком (2). Чтобы ввести его в строй, нужно переместить сухарь (3) вправо (сухарь перемещается под давлением масла, которое в нужный момент повышается в управляющей магистрали). После того как сухарь переместился вправо, кулачок (2) через шток (4), который до этого времени свободно качался, начинает воздействовать на клапаны через рокер.

Опытный образец четырёхцилиндрового мотора с электромагнитным приводом клапанов и непосредственным впрыском был создан компанией BMW. Здесь количество воздуха, поступающего в цилиндр, регулируется продолжительностью открытия клапана, ход при этом не регулируется. Якорь подпружиненного клапана помещён между двумя мощными электромагнитами, которые призваны удерживать его только в крайних положениях. Чтобы предотвратить ударные нагрузки, каждый раз при приближении к крайнему положению клапан тормозится. Положение и скорость перемещения клапана фиксируются специальным датчиком.

Пожалуй, дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ уже невозможно. Выжать ещё больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет только с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия, других видов топлива. Но это — уже совсем другой разговор.

Клапана газораспределения дизельных двигателей, впускной клапан, выпускной клапан / НЕВА-диз

 

Постоянно на складе и под заказ впускные и выпускные клапана газораспределения судовых двигателей:

                                                                   

клапан впуска 4Ч 8,5/11
клапан выпуска 4Ч 8,5/11
клапан впуска 6Ч 9,5/11
клапан выпуска 6Ч 9,5/11

 

клапан впускной 4Ч 10,5/13
клапан выпускной 4Ч 10,5/13
клапан впускной 6Ч 12/14
клапан выпускной 6Ч 12/14

клапан впускной 3Д6/Д12
клапан выпускной 3Д6/Д12

клапан впускной 6ЧН 18/22
клапан выпускной 6ЧН 18/22

клапан впускной 6ЧН 25/34
клапан выпускной 6ЧН 25/34

клапан впускной 6Ч 23/30
клапан выпускной 6Ч 23/30
клапан впускной Г60 (6ЧН 36/45)
клапан выпускной Г60 (6ЧН 36/45)

клапан впускной 6S 160
клапан выпускной 6S 160

Клапаны (впускной клапан, выпускной клапан) – детали двигателя, служащие для периодического открывания и закрывания отверстий впускных и выпускных каналов в зависимости от положения поршней в цилиндре и от порядка работы двигателя.

Клапаны расположены в головке цилиндров под углом к вертикальной оси цилиндров. Стальной впускной клапан изготовлен цельным, а выпускной состоит из двух частей, соединённых в заготовке сваркой. Верхняя часть клапана — его стержень — изготовлена из стали, имеющей высокую износостойкость, нижняя часть стержня и головка выпускного клапана сделаны из термостойкой стали.

Уплотнительной поверхности клапанной головки приходится входить в соприкосновение с клапанным седлом до 70 раз в секунду. Возникающие при этом динамические усилия, а также силы клапанных пружин и давление воспламенения представляют собой весьма серьезное испытание для этих деталей.

Особенно сильному нагреву подвергается выпускной клапан: отработанный газ имеет температуру до 800°С. В течение того короткого времени, пока рабочие поверхности входят в соприкосновение друг с другом, необходимо осуществить максимальную передачу тепла с клапанного седла на головку цилиндра.
Правильный выбор впускных/выпускных клапанов
Выбор материала

При выборе клапанов для форсированного двигателя наибольшее количество вопросов вызывает именно выбор материала. Производители предлагают широкий выбор материалов, удовлетворяющий требованиям практически любого двигателя. Некоторые производители имеют в своем ассортименте один-два типа материала, заявляя при этом о его универсальности и том, что он подходит ко всем моторам. Однако если взять в расчет условия, в которых приходится работать клапанам, становится понятным необоснованность таких заявлений, один тип материала ни в коем случае не может подойти ко всем без исключения двигателям. Основная разница между впускными и выпускными клапанами состоит в различных рабочих температурах. Выпускные клапаны находятся под постоянным воздействием крайне разрушительных газов, а температуры часто превышают рубеж 760°С. Впускные же клапаны постоянно охлаждаются потоками воздушно-топливной смеси и не разогреваются до таких температур. Специфические сплавы впускного клапана при своей не слишком высокой рабочей температуре могут оказаться прочнее нержавеющей стали выпускного клапана.
Конструкция головки клапана

Форма головки клапана и ее размеры имеют особое значение для мощности двигателя. А ключевым звеном является диаметр головки и угол седла. Клапаны, имеющие вогнутую со стороны камеры сгорания головку, — несколько легче обычных, но из-за увеличенного объема камеры сгорания имеет место некоторое падение компрессии. Диаметр головки клапана прямо пропорционально связан с интенсивностью прохождения потоков воздушно-топливной смеси и, следовательно, мощностью двигателя. То есть клапан должен иметь достаточный для свободного прохождения потоков смеси диаметр головки. Повысить мощность двигателя можно установив в головку блока клапаны с увеличенным диаметром головок. Такие клапаны, однако, имеют и недостаток – заметное снижение пиковой мощности и крутящего момента. Выбор диаметра клапана в итоге оказывается компромиссом между низкими оборотами и пиковой мощностью, определяющим же фактором при этом является предназначение двигателя. В обычных, нетурбированных двигателях, диаметр головки впускного клапана больше диаметра выпускного на 25%.
Угол седла клапана

Угол седла клапана обычно определяется производителем двигателя, хотя измерить его можно в любой мастерской. Даже если в распоряжении мастерской имеется гидростенд, лучше не испытывать судьбу и следовать рекомендациям производителя относительно угла седла, поскольку его значение имеет огромное значение. При обработке седла клапана необходимо уделять особое внимание точности. Для того, чтобы контактная поверхность седла соприкасалась с нужной точкой фаски клапана и имела требуемую ширину (1,15 – 1,5 мм), седло должно быть обработано под несколькими углами. Профессионально обработанные седла (как показано на рисунке 1) могут существенно повысить мощность двигателя. При измерении углов нужно быть внимательным, в некоторых двигателях, как, например, у показанного на рисунке 2 двигателя Honda S2000, имеют место сужающиеся углы.
Обработка нижней части головки клапана – полировка

Форма нижней части головки клапана и качество ее обработки также влияет на прохождение потоков смеси через клапан. Нижняя поверхность головок высококачественных клапанов проходит специальную механическую обработку, повышающую прочность клапана и облегчающую прохождение потоков смеси. Полировка имеет несколько положительных сторон. Во-первых, благодаря удалению с поверхности всех неровностей первичной обработки облегчается прохождение потоков смеси, а во-вторых, в процессе полировки удаляются все возможные концентраторы напряжения.
Конструкция штока клапана – диаметр и выточка на штоке

Именно шток является опорной поверхностью, контактирующей с направляющей клапана. Упор же клапана должен обладать достаточным запасом прочности, способным выдерживать постоянные нагрузки, передаваемые на клапан качающимся рычагом. Диаметр штока зависит от того, какой вес и запас прочности ожидается от клапана. Некоторые клапаны премиум-класса имеют вырезку на штоке. Вырезка уменьшает диаметр в области ниже направляющей и ощутимо увеличивает проходимость смеси при низком подъеме головки клапана. При этом слегка снижается вес клапана. Существенно снизить вес клапана можно уменьшив диаметр его штока.
Покрытие клапана и его зазор

Хромирование штока клапана увеличивает его долговечность в условиях недостаточного смазывания. Это особенно актуально для сильно разогревающихся выпускных клапанов. В настоящее время покрытие имеют все более или менее качественные клапаны, что позволяет удовлетворить требованиям самых строгих маслосберегающих технологий. Зазор между штоком клапана и направляющей зависит от многих факторов: диаметра штока, предназначения двигателя, свойств материала направляющей и типа сальника клапана. Клапаны, имеющие недостаточный зазор, могут привести к значительно большим повреждениям двигателя, чем клапаны с чрезмерным зазором. Наиболее распространенные значения зазора впускных клапанов – 0,04-0,06 мм, выпускных – 0,05-0,075 мм.
Конструкция замка клапанной пружины

Наиболее распространенная конструкция замка клапанной пружины – прямоугольной формы канавка. Компоненты такого замка представлены в широком ассортименте форм и типов материалов. Кроме этого свою эффективность доказали и многоканавочные замки, позволяющие клапану вращаться независимо от пружины и ее тарелки. Благодаря этому достигается равномерный износ и чистота контактных поверхностей фаски клапана и седла, а это в свою очередь увеличивает долговечность клапана. И хотя среднестатистический автомобиль великолепно работает с многоканавочной конструкцией замка тарелки пружины, для форсированных двигателей рекомендуется одноканавочная конструкция. Полукруглая форма канавки замка объективно нужна только в клапанах с очень маленьким диаметром штока, работающих на пределе прочности. Поломка клапана в области канавки замка – довольно нетипичное явление.
Конструкция упора клапана

Упор клапана должен обладать достаточным запасом прочности, чтобы противостоять постоянному давлению качающегося рычага. Нержавеющую сталь невозможно закалить до такого уровня, чтобы она выдерживала подобные нагрузки, поэтому упор необходимо либо наваривать, либо делать съемным. Сплавы не на основе нержавеющей стали хорошо поддаются закалке и не нуждаются в наварных упорах или других укрепленных элементах. Шток клапана с многоканавочной конструкцией замка должен быть закален в области канавок либо наварен, если материал головки – нержавеющая сталь.
Вес клапана

Вес двигателя может быть фактором, ограничивающим обороты двигателя. Этот фактор обязательно нужно учитывать при его конструировании. При этом, учитывая больший размер впускных клапанов, им нужно уделять особое внимание. Вырезка на штоке клапана – незначительное снижение веса. Большого результата можно добиться, уменьшив диаметр штока клапана. Титановые клапаны хотя и дорого стоят, но имеют существенно меньший вес, что положительно сказывается на оборотах двигателя и долговечности пружин клапанного привода.
Зазор между поршнем и клапаном

Ни один клапан не выдержит удара о поршень. Основной причиной выхода из строя головок блока является именно такие удары. Рекомендуемый зазор между ними – 2,5 мм, хотя это значение и может показаться слишком большим. Безусловно. Меньший зазор обеспечит лучшие результаты, но при этом придется жертвовать надежностью двигателя.
Материалы для производства впускных и выпускных клапанов

Материалы для производства клапанов должны удовлетворять всем требованиям двигателя. Термин “нержавеющая сталь” обычно применяется по отношению ко сплавам стали, содержащим как минимум 10% хрома. Как будет показано ниже, сплав сильхром 1 приближается к этому уровню при том что стоимость его остается на уровне дешевых высокоуглеродистых сплавов.

Sil XB, 422, 21-2N и 21-4N: сплавы нержавеющей стали.

1541: высокоуглеродистая сталь с добавками марганца, повышающими коррозионную устойчивость. 8440: стальной сплав, пригодный для производства работающих с повышенными нагрузками клапанов. Для повышения термостойкости в сплав добавлен хром.

Sil1: стальной сплав с 8,5% содержанием хрома, пригодный для производства работающих с повышенными нагрузками клапанов. Используется для изготовления высококачественных впускных клапанов.

Sil XB: ферритный сплав, содержащий 20% хрома и 1,3% никеля. Используется для производства впускных клапанов, работающих с высокими нагрузками.

422: сплав нержавеющей стали, используемый для изготовления высококачественных впускных клапанов. Сплав разработан специально для впуcкных клапанов, диапазон рабочих температур его не подходит для изготовления выпускных клапанов. Клапаны из этого сплава часто имеют обозначение “для жестких условий”.

Ti-6: титан – легкий неферритный материал, применяемый для изготовления клапанов, работающих в высокооборотистых спортивных двигателях. Он на 40% легче стали и сохраняет прочность при высоких температурах. Обычно из титана изготавливаются впускные клапаны большого диаметра, хотя можно встретить и выпускные клапаны из этого материала.

21-2N: аустенитный стальной сплав, содержащий 21% хрома и 2% никеля. Наиболее популярный материал для изготовления выпускных клапанов, сохраняет свойства при существенных повышениях температуры. Благодаря дополнительной обработке характеристики клапана из такого материала можно приблизить к оптимальным. В итоге получается недорогой и очень качественный клапан.

21-4N: аустенитный стальной сплав, похожий по качествам на 21-2N, но с более высоким содержанием никеля (4%). Используется как альтернатива сплаву 21-2N.
                                                       

Клапаны в двигателе — как они работают

Газы поступают в камеру сгорания и выходят из нее через каналы в головке блока цилиндров, называемые порта . Этот поток газов регулируется клапанами. Есть два набора клапанов: один для управления впуском, а другой — для выпуска. Клапаны должны создавать минимальные препятствия для потока газов, когда они открыты, и создавать газонепроницаемое уплотнение, когда они закрыты.

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

Клапаны управляются распределительным валом, который в нужное время толкает каждый клапан — напрямую или через рычажный механизм. Клапаны должны быть синхронизированы с поршнем, чтобы они открывались и закрывались в нужный момент хода поршня. А ремень ГРМ (cambelt по-английски) или цепь привода проходит между коленчатым валом и распределительным валом, связывая их вместе, удерживая их синхронизированными.

Клапан в сборе

В ранних двигателях экспериментировали со всеми типами клапанов, но в течение примерно ста лет автомобильные двигатели использовали одну и ту же конструкцию: тарельчатый клапан.

Каждый клапан находится в круглом отверстии, образованном в крыше камеры сгорания. В закрытом состоянии между клапаном и поверхностью, к которой он прижимается, будет плотное уплотнение, известное как седло клапана . Клапан закрыт пружина клапана который прижимается к диску, прикрепленному к штоку клапана, который называется фиксатор .

Давление, вытесняющее выхлопные газы, сильнее, чем вакуум, вытягивающий воздух и топливо. Давить газы легче, чем всасывать их с помощью вакуума. Вы можете попробовать это самостоятельно, дыша через соломинку для питья, это займет больше времени, чтобы заполнить легкие, чем опорожнить их. Это означает, что выхлопные газы движутся легче, и поэтому впускные клапаны больше (или больше), чем впускные клапаны, что дает большую площадь для всасываемого потока.

Клапан

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

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

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

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

[Схема теплового потока в клапанах]

Выхлопные клапаны имеют более жесткий срок службы, чем впускные клапаны, они подвергаются более высоким температурам, поскольку горячие выхлопные газы текут вокруг них и за ними.Они проводят свою рабочую жизнь в тесном контакте с горячими едкими выхлопными газами и поэтому изготовлены из особо прочных, жаростойких и устойчивых к коррозии материалов.

Направляющие клапана

Клапаны проходят через отверстие в порту, это отверстие будет облицовано прецизионной фрезерованной трубкой, называемой направляющая клапана . Направляющая клапана очень плотно прилегает к штоку клапана, чтобы предотвратить любое поперечное движение или покачивание. Плотная посадка означает, что поверхность клапана идеально совмещена с седлом клапана.

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

Направляющие клапана дополнительно уплотнены уплотнение штока клапана , которое в основном представляет собой уплотнительное кольцо, которое плотно прилегает к штоку клапана, предотвращая попадание излишков масла и газов через направляющую клапана в порт. Некоторое количество масла желательно в направляющей клапана для предотвращения износа и обеспечения плавной работы.

Пружина клапана

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

[Иллюстрация с плавающей запятой клапана]

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

Пружина клапана сидит вокруг штока клапана и толкает вверх круглую пластину, называемую фиксатор клапана который заблокирован вокруг штока клапана.

Фиксатор фиксируется на штоке с помощью двух держатели клапанов (также известные как фиксаторы клапана, цанги или замки). Держатели клапана имеют коническую форму и входят в пазы на штоке клапана, предотвращая скольжение фиксатора вверх по штоку.

Подъемники клапанов

Толкатели клапана , также называемый толкатели клапанов или толкатели , представляют собой цилиндрические прокладки, которые находятся между верхней частью штока клапана и кулачком или коромыслом. Подробнее о них мы поговорим в статье о распредвале.

Распредвал

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

Неисправности клапана

Поврежденные клапаны вызовут плохую компрессию и серьезные проблемы с двигателем.Результат отказа клапана в одном цилиндре будет находиться где-то по шкале между неработающим двигателем и плохой работой — в зависимости от количества цилиндров в двигателе.

Отказ клапана почти всегда приводит к потере компрессии в пораженных цилиндрах из-за того, что клапан не герметизирует камеру.

Сгоревшие клапаны

А сгоревший клапан происходит, когда часть поверхности клапана повреждается из-за нагрева или коррозии. Если клапан не сидит идеально из-за изгиба или небольшой трещины, выхлопные газы могут просачиваться через небольшой участок клапана. Концентрация газов в этой области будет иметь тенденцию разъедать головку клапана, вызывая дальнейший износ. Сгоревший клапан вызовет плохое уплотнение вокруг клапана, что приведет к потере сжатия в цилиндре.

Гнутый клапан

Клапаны находятся в постоянном танце с поршнями, синхронизированными с помощью ремня ГРМ или цепи.Если ремень ГРМ щелкает или подпрыгивает, то мощный поршень может коснуться клапана и это вызовет коленчатый клапан . Двигатель, в котором поршень и клапан могут перекрываться, известен как интерференционная конструкция — большинство современных двигателей имеют интерференционная конструкция . А двигатель невмешательства имеет зазор между поршнем и клапаном, даже когда клапан полностью открыт и поршень находится в верхней части своего хода.

После сгибания клапана он не сможет правильно сесть, что приведет к плохому сжатию. В зависимости от силы контакта между поршнем и клапаном, направляющая клапана может быть повреждена.

Клапаны автомобильных двигателей — Принцип работы — Как они могут выйти из строя

Клапаны автомобильных двигателей — Принцип работы — Как они могут выйти из строя — Тестирование

Итак, основная функция клапанов автомобильных двигателей — впускать и выпускать воздух из цилиндров.

В результате клапаны в головке блока цилиндров являются жизненно важным компонентом двигателя и подвергаются огромным нагрузкам.

Итак, клапаны автомобильных двигателей предназначены для открытия и закрытия в определенные моменты.

Клапанами автомобильного двигателя, которые пропускают воздух в цилиндр, является впускной клапан.

Клапаны автомобильного двигателя, через которые выходят газы, — это выпускные клапаны.

Верхний клапан (OHV) — Верхний распределительный вал (OHC)

Двигатель с верхним расположением клапанов (OHV) работает с помощью толкателей.

(OHV) Клапаны двигателя приводятся в действие толкателями

Двигатель с верхним распределительным валом (OHC) требует меньше деталей для управления клапанами. Распределительный вал воздействует непосредственно на толкатели ковша.

(OHC) Клапаны двигателя работают на ковшах

Вот почему клапаны автомобильного двигателя играют очень важную роль в работе двигателя. Таким образом, чем больше воздуха вы можете входить и выходить из двигателя, тем эффективнее он будет.

Впускные клапаны предназначены для работы с холодными газами низкого давления и низкой плотности.

Выпускные клапаны предназначены для работы с горячими газами высокого давления и высокой плотности.

Клапаны автомобильного двигателя

Поврежденные клапаны автомобильного двигателя могут привести к:

• Пониженная мощность
• Низкий расход топлива
• Полный отказ двигателя

Клапаны автомобильного двигателя — как они могут выйти из строя

Любой клапан со временем изнашивается, если проехать достаточно миль. Но многие клапаны называют это закрытием задолго до того, как должны.Обычно из-за горения или сгибания:

Клапаны сгоревшие

Выхлопные клапаны наиболее подвержены возгоранию. Потому что они горячее, чем воздухозаборники. Следовательно, газы сгорания выходят между клапаном и седлом клапана. В результате горячие газы сгорания проходят через клапан; который начинает прожигать край клапана.

Сгоревший выпускной клапан

Таким образом, сгоревший выпускной клапан вызовет проблемы с производительностью вашего автомобиля и расходом топлива.Следовательно, грубый холостой ход, пониженная мощность, обратное зажигание и пропуски зажигания — все это симптомы сгоревших клапанов. Поступая воздух и топливо, охладите впускные клапаны. В результате они работают при гораздо более низкой температуре.

Коленчатые клапаны

Наиболее частая неисправность клапанов — изгиб или поломка. В результате контакта с поршнями. Клапаны контактируют с верхней частью поршня из-за неправильной синхронизации двигателя; вызвано обрывом цепи / ремня ГРМ. Наконец, если вы подозреваете, что у вашего двигателя погнутые клапаны, очень важно не пытаться запустить двигатель.

Изогнутые клапаны

Изогнутые клапаны выше являются результатом износа ремня ГРМ, который оборвался. Ваш ремень ГРМ не работает вечно, и его необходимо заменить; в соответствии с инструкциями производителя по обслуживанию. Замена ремня ГРМ — дешевая страховка от дорогостоящего повреждения двигателя.

Как охлаждаются клапаны автомобильного двигателя

Итак, впускной и выпускной клапаны полагаются на физический контакт с седлом клапана и направляющей для охлаждения. Тепло сгорания отводится через седло клапана и направляющие.

Обработка седел клапана для обеспечения надлежащего контакта

Итак, хороший контакт седла клапана необходим для предотвращения возгорания. Если клапан не получает должного охлаждения, он может перегреться и выйти из строя.

Испытания клапана

Протекающие клапаны автомобильного двигателя

Проверка герметичности клапанов

Проверка герметичности цилиндра — отличный способ точно определить, где возникают проблемы, до того, как двигатель будет разобран. Прислушиваясь к тому, где выходит воздух, можно на слух выявить проблему.

Впускной клапан : Свистящий воздух из впускного отверстия, карбюратора или корпуса дроссельной заслонки указывает на утечку во впускном клапане.
Выпускной клапан : слышно шипение воздуха из выпускной трубы, турбокомпрессора или выпускного коллектора, это означает, что выпускной клапан протекает.

Сколько клапанов у вас может быть

Конструкция многоклапанного двигателя обычно имеет три, четыре или пять клапанов на цилиндр для достижения улучшенных характеристик.

Многоклапанный

Трехклапанная головка блока цилиндров

Итак, это один большой выпускной клапан и два впускных клапана меньшего размера.Трехклапанная конструкция позволяет лучше дышать, чем двухклапанная. Следовательно, большой выпускной клапан приводит к ограничению (RPM), не выше, чем головка с двумя клапанами.

Головка блока цилиндров четырехклапанная

Это наиболее распространенный тип многоклапанных головок; с двумя выпускными клапанами и двумя аналогичными (или немного большего размера) впускными клапанами. Эта конструкция обеспечивает такое же дыхание, как и трехклапанная головка. Маленькие выпускные клапаны допускают высокие обороты. В результате эта конструкция очень подходит для высоких выходных мощностей.

Пятиклапанная головка блока цилиндров

Наконец, менее распространенной является пятиклапанная головка с двумя выпускными клапанами и тремя впускными клапанами. Все пять клапанов похожи по размеру. Такая конструкция обеспечивает отличное дыхание. И, поскольку каждый клапан маленький, теоретически доступны высокие (об / мин) и очень большие выходы мощности. Хотя, по сравнению с четырехклапанным двигателем, пятиклапанная конструкция должна иметь более высокий максимум (об / мин).

Заключение

Проблемы с клапанами — это то, что нельзя игнорировать. Потому что в будущем они могут обернуться еще более серьезными и дорогостоящими проблемами. Однако их легко предотвратить или хотя бы отсрочить при надлежащем обслуживании двигателя. Наконец, регулярно меняйте масло. И оперативно устраняйте любые другие проблемы с двигателем.

Поделитесь новостями Danny’s Engineportal.com

Как долго служат клапаны двигателя?

Уделите достаточно времени разговорам с автолюбителями и автолюбителями, и в конце концов вы, вероятно, услышите, как они что-то говорят о работе клапана — о работе клапана, заточке многоугольных клапанов и т.

Клапаны — серьезный бизнес. Они действуют как привратники для топлива и воздуха, которые попадают в камеры сгорания двигателя вашего автомобиля и выходят из них. Если один или несколько клапанов выходят из строя, у вас проблемы — возможно, даже катастрофические проблемы с двигателем. Зная, что клапаны двигателя так важны, как мы можем определить, когда один или несколько из них вот-вот выйдут из строя? И вообще, как долго служат клапаны двигателя?

Объявление

Во-первых, давайте начнем с краткого определения: Клапан двигателя состоит из стержня и головки и отдаленно напоминает гриб с перевернутой крышкой. В случае клапанов точность является ключом к оптимальной производительности. Это действительно современное чудо, что клапанный механизм — клапаны, клапанные пружины, коромысла и направляющие — могут работать изо дня в день, вертясь в своей масляной ванне, редко когда икают. Однако, если клапаны установлены даже немного не в соответствии с техническими условиями или рассчитаны на открытие и закрытие с малейшим отклонением от спецификации, возникнут проблемы.

Итак, как могут выходить из строя клапаны? Список довольно обширен, и часто основная причина отказа клапана указывает на проблему дальше «вверх по потоку» — и требует некоторого автомобильного расследования, чтобы выяснить.Вот лишь неполный список плохих вещей, которые могут случиться с клапаном двигателя, и почему:

• Загрязнения металла, из которого изготовлен клапан, вызывают его поломку или деформацию под воздействием напряжения
• При низком качестве производства возникает дефектный клапан на заводе
• Грязное масло вызывает износ клапана, снижая степень сжатия двигателя
• Неисправные пружины клапана или другое части заставляют клапаны открываться, что может привести к их повреждению поршнями
• Чрезмерно высокая рабочая температура (например, из-за слишком высоких оборотов или жесткого движения) вызывает ожоги выпускных клапанов, что приводит к поломке из-за теплового напряжения
• Неправильный выбор времени или обрыв ремня ГРМ подвергает клапаны контакту с поршнем, изгибу и поломке
• Клапаны, направляющие, уплотнения или другие детали изменяются без проверки правильных размеров и углов — возможен изгиб или поломка

[источник: aa1car. com]

Как вы могли догадаться, некоторые из этих последствий могут быть довольно дорогостоящими, поскольку они влияют не только на клапаны, но и на другие основные детали двигателя. Однако есть несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы снизить вероятность некоторых из этих неприятных последствий. Один из них — это проверка и замена ремня ГРМ (или цепи), если это рекомендовано производителем автомобиля. (Вы можете найти эту информацию в исходном руководстве пользователя или в одной из многих книг по ремонту для конкретных моделей, доступных в магазинах автозапчастей и в Интернете).Еще одна вещь, которую вы можете сделать — и это не должно вызывать удивления — это регулярно менять масло и сразу же проверять все необычное, например, утечку масла или горение.

Итак, мы еще не ответили на вопрос — сколько должен прослужить клапан двигателя? На самом деле, у клапанов двигателя нет установленного срока службы. В конце концов, теоретически любой клапан изнашивается, если его эксплуатировать достаточно долго. Все зависит от того, насколько хорошо он сделан, насколько сложно работать, общего обслуживания автомобиля и отношения к другим частям двигателя, например, ремню ГРМ.

Для получения дополнительной информации о клапанах двигателя и других связанных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Как сломанные пружины клапана могут повлиять на ваш двигатель

Сегодня мы узнаем об одной из основных частей клапанного механизма двигателя. В двигателе многие части работают вместе и достигают цели преобразования химической энергии топлива в механическую. Эти части скреплены болтами, и комбинация всех этих частей известна как двигатель.Сегодня я расскажу вам об одном из ключевых компонентов, необходимых для работы двигателя.

Для управления впуском и выпуском двигателя внутреннего сгорания используются клапаны. Количество клапанов в двигателе зависит от количества цилиндров. Для каждого цилиндра используется несколько клапанов: одни для впуска топливовоздушной смеси внутрь цилиндра, а другие — для выпуска дымовых газов. Клапаны устанавливаются в порт на головке цилиндров с помощью сильной пружины. Эта весна держит их закрытыми.Каждый клапан в головке блока цилиндров имеет как минимум одну пружину. Пружина клапана оказывает давление на фиксатор клапана, удерживая клапан в закрытом состоянии. Когда коромысло в двигателе с толкателем или толкатель кулачка в двигателе с верхним распределительным валом перемещается и толкает клапан в открытое положение, усилие пружины увеличивается. Напряжение поддерживает зазор клапана внутри клапанного механизма и снова толкает клапан к закрытию, поскольку коромысло или толкатель поворачиваются от вашего клапана.

Сломанные пружины клапана

Сломанные или слабые пружины клапана в двигателе могут вызвать множество различных проблем с управляемостью и производительностью.Сломанные пружины клапана вызывают чрезмерный шум клапана, потери сжатия и могут вызвать серьезные внутренние повреждения двигателя. Фактический разрыв пружин клапана не всегда является самым серьезным последствием. Действия после поломки приводят к наиболее серьезным повреждениям двигателя. Когда пружина ломается, она может схлопнуться ровно настолько, чтобы позволить клапану упасть в цилиндр, где поршень может ударить его. Кроме того, фиксаторы штока клапана или держатели могут освободить клапан и позволить ему упасть в цилиндр, что приведет к серьезным повреждениям поршня, головки цилиндра и других близлежащих деталей.

У нас недавно был автомобиль в нашем офисе Happy Valley с сильным пропуском зажигания в цилиндре, и у нас был включен индикатор проверки двигателя из-за пропуска зажигания. Были выполнены множественные диагностические проверки и тесты. Эти испытания включали испытания на сжатие и испытания на герметичность цилиндров. Мы определили, что один из 8 цилиндров имел нулевую компрессию и что один из впускных клапанов не мог удерживать давление, необходимое для правильного «зажигания» цилиндра. Снятие крышки клапана в сборе дало технику возможность осмотреть пружины клапана. Визуальный осмотр обнаружил сломанную пружину клапана на рассматриваемом цилиндре.

Для ремонта данного автомобиля потребовалось снятие ГБЦ. После снятия все 32 клапанные пружины были заменены, а головки в сборе были испытаны под давлением в местной механической мастерской для определения надлежащего функционирования перед установкой головок блоков цилиндров обратно на автомобиль. Все 32 пружины были заменены из-за пробега автомобиля и высокой вероятности того, что другие пружины могли быть слабыми и могут сломаться в ближайшем будущем.После того, как двигатель был повторно собран со всеми новыми прокладками и новыми жидкостями, автомобиль прошел несколько тестовых поездок, чтобы убедиться, что все работает правильно. Затем он был передан клиенту, который был чрезвычайно доволен и готов проехать еще много миль.

Как ухаживать за автомобилем: впускные и выпускные клапаны

Главная / Блог / Консультации по уходу за автомобилем / Как ухаживать за автомобилем: впускной и выпускной клапаны

Что такое прием и выпускные клапаны?

Впуск и выпуск Клапаны являются последним компонентом системы клапанного механизма. Они сделаны из закаленный металл, который должен выдерживать экстремальные условия горения камера. У них тонкая ножка, ведущая к более плоскому лицу, с впускные клапаны часто больше выпускных. Во многих современных двигателях каждый цилиндр имеет два впускных и два выпускных клапана на цилиндр.

---

Связанное содержание:

Как ухаживать за автомобилем: Кондиционер

5 распространенных ошибок при обслуживании автомобилей, которых следует избегать

Как ухаживать за автомобилем: система подвески

Как ухаживать за автомобилем: Трансмиссия

Как ухаживать за автомобилем: Воздушный фильтр салона

---

Почему потребление и выпускные клапаны важны?

Всего четыре события, которые должны произойти в двигателе внутреннего сгорания, чтобы гарантировать операция.Это так называемые удары. Первый ход — такт впуска. Во время такта впуска воздушно-топливная смесь втягивается в камеру сгорания. камеры открытием впускных клапанов (в двигателях с прямым впрыском топливо впрыскивается после всасывания воздуха). Следующий штрих — это ход сжатия. И впускной, и выпускной клапаны закрываются, задерживая воздушно-топливная смесь в камере сгорания. Поршень теперь поднят вверх сжатие воздушно-топливной смеси, в результате чего она становится легко воспламеняемой.В следующий ход — это рабочий ход. Смесь сжатого воздуха и топлива воспламеняется от свечу зажигания. Когда выпускной и впускной клапаны остаются закрытыми, зажигается смесь быстро расширяется, заставляя поршень опускаться в цилиндре. Эта в свою очередь вращает коленчатый вал, который затем через силовую передачу в конечном итоге поворачивает колеса автомобиля. Последний ход — такт выпуска. В течение такта выпуска, поршень снова начнет подниматься вверх, толкая израсходованная смесь через теперь открытый выпускной клапан.После выхлопных газов вылетели из цилиндра, выпускной клапан закроется и такт впуска произойдет снова. Весь этот цикл происходит примерно 1250 раз в минуту, когда езда на скоростях автострады!

Что может пойти не так?

Хотя клапаны могут выйти из строя по ряду причин, два наиболее распространенных типа отказов — это погнутые клапаны и сгоревшие клапаны.

Изогнутые клапаны возникают, когда поршень касается клапанов. Это приводит к тому, что клапан больше не может правильно герметизировать цилиндр.Многие двигатели представляют собой двигатели с натягом, то есть поршень перемещается вверх за пределы самой нижней точки, в которой клапаны перемещаются вниз при нормальной работе. Двигатель синхронизируется с помощью зубчатого ремня или цепи через коленчатый вал, который приводит в движение поршни, и распределительный вал, который приводит в движение клапаны. Взаимодействие между ними возникает, когда это время нарушается из-за нарушения времени.

Обгоревшие клапаны возникают, когда клапан больше не может правильно уплотняться после того, как чрезмерные температуры повредили материал клапана.Типичные причины сгоревших клапанов — перегрев автомобиля или неправильное использование топлива.

Знаки, что требуются работы.

Основным признаком повреждения клапанов является грубая работа двигателя, особенно на холостом ходу.

Что должно быть сделано при подозрении на повреждение клапанов?

Первым этапом диагностики при подозрении на повреждение клапанов является проверка на утечку. Во время этого испытания двигатель вращается, пока не будет достигнута верхняя мертвая точка испытываемого в данный момент цилиндра.Впускной и выпускной клапаны в это время будут закрыты. Сжатый воздух нагнетается в цилиндр через отверстие для свечи зажигания. Затем способность цилиндра удерживать давление измеряется с помощью манометра. Если обнаруживается значительная утечка из корпуса дроссельной заслонки или выхлопа автомобиля, это означает, что клапаны протекают. В некоторых случаях клапаны можно проверить с помощью бороскопа, вставленного в цилиндр. Также может потребоваться снятие крышки клапана для осмотра клапанного механизма.Если ничего не помогает, возможно, потребуется снять головку блока цилиндров для проверки клапанов.

Сколько стоят ремонт Стоимость?

Замена клапана — очень большая работа, требующая демонтажа двигателя. Стоимость ремонта клапана может достигают более 5000 долларов только за счет рабочей силы. Этот ремонт может занять более 35 часов, после диагностики.

Примечание:

Потому что двигатель сломался во время этого ремонта, многие прокладки будут заменены и многие другие части часто снимаются.Если вы делаете этот ремонт, это может быть хорошее время для завершения другого необходимого ремонта в качестве перекрывающихся скидок на оплату труда скорее всего будет применен.

РемонтСмит RepairSmith — это самый простой способ отремонтировать ваш автомобиль. Впервые автовладельцы могут отремонтировать свой автомобиль на подъездной дорожке или в одном из наших сертифицированных магазинов.

Трехклапанная технология: что это и как работает?

Что такое технология трехклапанного двигателя?

Трехклапанная технология включает два впускных и один выпускной клапаны в двигателе.

Для — увеличенный забор воздуха и топлива, большая мощность, уменьшенный вес.

Как работает эта технология?

Технология

с 3 клапанами включает в себя всего три клапана, по два впускных и один выпускных в двигателе. Таким образом, каждый из впускных и выпускных клапанов, используемых в традиционной конструкции двигателя, отличается и лучше, чем один клапан. Двигатель использует свои клапаны так же, как люди используют нос. Таким образом, два впускных клапана обеспечивают большее открытие зоны всасывания топливовоздушной смеси.

3-клапанный двигатель (любезно предоставлен Vespa)

Ранее производители использовали два выпускных клапана для создания баланса. Однако это также увеличило общий вес двигателя и, следовательно, автомобиля. Итак, инженерам пришла в голову идея отказаться от одного выпускного клапана. Кроме того, они уменьшили размер впускных клапанов в трехклапанной технологии. Это привело к снижению веса двигателя и автомобиля. Это увеличило удельную мощность и тем самым производительность двигателя и транспортного средства.

Преимущества:

Кроме того, два впускных клапана в конструкции с 3 клапанами увеличивают площадь всасывания воздуха. Это позволяет большему количеству воздушно-топливной смеси попасть в цилиндр. Таким образом, увеличивается количество воздуха, чем в обычной конструкции. Двигатели нового поколения с 3-клапанными двигателями теперь широко используются в мотоциклах и скутерах. Таким образом, сохраняя два впускных клапана, производители могут добиться более высоких характеристик автомобилей.

Схема 3-клапанного двигателя

Какие модели используют 3-клапанную технологию?

Кроме того, Vespa SXL 149 и VXL 150 используют 3-клапанный двигатель.Головка блока цилиндров с 3-клапанными двигателями уменьшит вес двигателя и повысит его производительность. Кроме того, это увеличит площадь сгорания по сравнению с традиционной двухклапанной конструкцией, исключив при этом один из двух ненужных выпускных клапанов.

Все изображения — Предоставлено Vespa

Посмотрите, как работает трехклапанная технология здесь:

Подробнее: Технология электронного впрыска топлива (EFi) в мотоциклах> >

О CarBikeTech

CarBikeTech — это технический блог. Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Посмотреть все сообщения CarBikeTech

Функции клапана

от Kwik-Way Products Inc.

За последние три или четыре десятилетия в автомобильной промышленности наблюдалось существенное сокращение количества выполняемых операций по обслуживанию клапанов. Причиной было сжигание этилированного высокооктанового топлива в двигателях с высокой степенью сжатия, развивающих большую мощность.

Даже когда эти двигатели нуждались в обслуживании клапанов, владелец автомобиля мог не знать об этом, потому что двигатель его машины имел большой избыток мощности, который он почти никогда не использовал.

Сегодня картина меняется. Более низкая степень сжатия и неэтилированное топливо — в порядке вещей. Они являются результатом необходимости уменьшить загрязнение воздуха. И с этими новыми условиями возникает необходимость в поддержании высокого КПД двигателя, если необходимо поддерживать стандарты производительности и контроля выбросов

Несоосность клапана может возникнуть в сравнительно новом двигателе любой марки.Сколько операторов автомобилей знают или понимают это? Оператор сервисной мастерской должен начать разрабатывать новые средства и методы продажи услуг, особенно для владельцев автомобилей, о важности обслуживания клапанов и седел клапанов. Он может легко сделать это, объяснив преимущества, которые дает операция перенастройки клапана.

Выше новый клапан, точный и механически точный во всех своих пропорциях — состоянии, в котором он установлен в двигателе.Поверхность клапана и шток клапана концентричны с одной и той же центральной линией — центральной линией самого штока клапана.	Сверху показан перекос клапана. Деформация происходит только в той части, которая подвергается сильному нагреву — в части над направляющей, — и в головке клапана. Поверхность клапана должна быть восстановлена ​​до соосности с той частью штока, которая работает в направляющей.

БЛОКИ ДВИГАТЕЛЯ МЕНЯЮТ ФОРМУ ВО ВРЕМЯ СЕЗОНА — ОБЫЧНО В ТЕЧЕНИЕ ПЕРВЫХ ПЯТИ ТЫСЯЧ МИЛЬ

Много лет назад у производителей двигателей было принято складывать блоки двигателей друг на друга в непогоду, чтобы они стали выдержанными.Они были связаны, как дерево. Между сваями были проложены рельсы, и рабочие были постоянно заняты, загружая блоки и обращая их сначала вверх, а затем вниз; затем снова поместите их на погоду на другой период выдержки между операциями машины. Все это было сделано для исключения деформации литья. Эта операция по приправке, как правило, длилась от шести месяцев до года после отливки.

Сравните это с нашим современным методом заливки железной руды в электрическую печь и ее выхода с завода в течение от 48 до 60 часов — полностью работающий двигатель. Эти блоки подвергаются нормализации или термообработке для устранения деформаций литья. Но помните! Когда эти блоки нагреваются и охлаждение в течение определенного периода времени при работе двигателя или когда гайки или болты головки не затягиваются равномерно с помощью динамометрического ключа, различные формы и радиусы коллектора рядом с направляющей клапана вызовут смещение направляющей относительно направляющей. сиденье, и его необходимо откорректировать, чтобы добиться максимальной производительности двигателя.

ЗАКРЕПЛЕННЫЕ СЕДЛА КЛАПАНОВ ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ КЛАПАНОВ ОТ УДАРА В С момента введения затвердевших седел клапана стало невозможно забивать клапан, как раньше.Следовательно, перекос, вызванный деформацией или изменением формы металла в блоке, приведет к трению между штоком клапана и направляющей клапана. Это скоро приведет к износу направляющей клапана, а также штока клапана до такой степени, что частично снизится эффективность клапанов. На рисунке выше изображена нормально изношенная направляющая клапана. Его носят в точках A-B слева вверху и справа внизу по той причине, что седло клапана находится выше с правой стороны. Клапан сначала ударяется о верхнюю часть седла, а затем отскакивает влево.Когда пружина клапана тянет клапан вниз, трение штока клапана вызывает износ, как показано на рисунке.

БЛОК ДЕФОРМИРУЕТСЯ, ЕСЛИ ГОЛОВНЫЕ ГАЙКИ ЗАТЯГИВАЮТСЯ БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО КЛЮЧА

Еще одним фактором, влияющим на смещение клапана, является деформация деформации, возникающая в блоке или головке из-за неравномерности затяжки, которая возникает, когда динамометрический ключ не используется. Из-за различий в позе оператора и других человеческих факторов некоторые гайки или болты головки блока цилиндров затягиваются чрезмерно, если крутящий момент не измеряется.Это всегда происходит, когда динамометрический ключ не используется. При затяжке гаек или болтов головки соблюдайте заводские рекомендации по крутящему моменту.

Если вы проверите седло клапана, ближайшее к болтам, которые сильно затянуты, вы обнаружите, что часть седла, ближайшая к болту, будет изношена до блеска; в то время как сторона сиденья, противоположная или удаленная от болта, будет изъедена или сожжена. Отсюда следует, что правильно выровненная работа клапана может быть легко испорчена неправильной затяжкой гаек или болтов головки блока цилиндров.

Правильно выровненная работа клапана может быть легко испорчена неправильной затяжкой гаек или болтов головки блока цилиндров. Лекарство простое. Динамометрическим ключом пользоваться так же легко, как и любой головкой.

РАСПОЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ПЕРЕУСТАНОВКИ СЕДЛА КЛАПАНОВ В настоящее время используется несколько периодов времени для определения местоположения шлифовального станка для переналадки и восстановления поверхности седел клапанов. Однако есть один общепринятый метод, который никогда не улучшался в инженерной практике. Например, в механических цехах в течение последних тридцати или сорока лет было обычной практикой использовать так называемые «машинные оправки».«Это кусок закаленной и отшлифованной стали с микроскопическим конусом от конца до конца. Каждый раз, когда прецизионная деталь с отверстием в центре возвращалась на токарный станок для обработки, такая оправка использовалась, чтобы сохранить концентричность работы станка с отверстие в центре детали. Компания Kwik-Way Manufacturing Company признала безупречную точность этой процедуры и разработала коническую оправку, которая будет использоваться для центрирования операции выравнивания седла клапана.Применение этой оправки для обслуживания седел клапанов защищено патентами, принадлежащими Kwik-Way Manufacturing Company, и, хотя она широко имитируется, она не доступна или не должна предоставляться для этого использования другими производителями.

НЕТ, НО КОНУСНАЯ ОПОРА ПРАВИЛЬНО ВЫРАВНИВАЕТ РАБОТУ СЕДЛА КЛАПАНА. Коническая оправка Kwik-Way, широко известная как Pilot, имеет микроскопическую конусность по всей штанге (той части, которая входит в направляющую).Когда он вставлен в направляющую, он выравнивается от наименее изнашиваемой части направляющей, которая находится к центру, а не от частей раструба на обоих концах. Обратите внимание (рисунок справа), что оправка не контактирует с изношенными частями A-B в верхней и нижней части направляющей и не смещается из-за этих изношенных частей. Он точно выравнивается по неизношенной части. Эксцентриметр Kwik-Way (ниже) измеряет концентричность седла клапана относительно направляющей. Некоторые из имитаций имеют прямую поверхность для большей части стержня с конической или пробковой частью примерно на дюйм вверху.Поскольку клапан смещен с одной стороны направляющей клапана из-за несоосности и особенностей натяжения пружины клапана, износ, вызванный смещением штока клапана с одной стороны, делает верхнюю часть направляющей наиболее неудовлетворительной точкой с точки зрения который нужно найти для ремонта сиденья. Седло не подлежит ремонту и выравниванию, поэтому оно будет концентричным с фактической центральной линией направляющей клапана.

ПРОВЕРКА ИЗНОСА НАПРАВЛЯЮЩЕЙ КЛАПАНА

При ремонте седла клапана в двигателе, который уже много лет использовался, сначала необходимо определить, превышает ли износ направляющей точки, в которой направляющая будет пригодна для дальнейшего использования.

С помощью конической оправки Kwik-Way можно определить степень износа. Конические оправки Kwik-Way производятся с шагом в одну тысячную дюйма в размерах меньшего и большего размера. Используя ряд оправок, можно легко определить степень износа направляющей. Когда оправка вставлена ​​в направляющую, она фактически становится пробкой для изношенной направляющей. Не рекомендуется использовать направляющие, изношенные более чем на 0,003 дюйма.

Вставьте оправку другого типа в направляющую клапана, где имеется значительный износ сверху и снизу. Попробуйте использовать такую ​​оправку, как упомянуто в предыдущих параграфах, и будет чрезмерное смещение из-за вклинивания пробки или конической части оправки в изношенную часть направляющей. Обратите внимание (рисунок слева), что коническая или пробковая верхняя часть оправки или пилота этого типа будет контактировать с верхней изношенной частью направляющей, что также приводит к контакту нижней части с нижней изношенной частью направляющей. Следовательно, он смещен из-за этих изношенных частей. Проверив такую ​​оправку индикатором, легко доказать это, так как практически невозможно получить одно и то же значение дважды.Коническая оправка Kwik-Way может быть повторно вставлена ​​любое количество раз и проверена индикатором, и будет доказано, что она будет правильно выравниваться при каждой установке. Будет обнаружено, что седло, вывернутое с помощью конической оправки Kwik-Way, концентрично фактической центральной линии направляющей штока клапана.

КЛАПАНЫ ДВИГАТЕЛЯ ВЫПОЛНЯЮТ ФУНКЦИИ, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ СЖАТИЯ УПЛОТНЕНИЯ Клапаны в двигателе выполняют множество функций. Во-первых, они должны позволять поступление топлива и воздуха.Затем они должны уплотнить сжатие. После взрыва выпускной клапан должен позволять сгоревшим газам выходить из камеры сгорания. Затем есть еще одна функция, которую должны выполнять клапаны. Они должны обтекать эти газы и обеспечивать им возможность входить и выходить из камеры сгорания как можно быстрее, а когда газы покидают камеру сгорания, они должны быть направлены так, чтобы они не завихрялись или не забивались каким-либо образом. это предотвратит полную очистку цилиндра.Ужасное давление, при котором газы проходят через выпускной коллектор, обычно создает вакуум в цилиндре, что, в свою очередь, способствует полной продувке цилиндра.

Много лет назад, до того, как двигатели работали на высокой скорости, вопрос обтекаемости газов не считался важным. Если учесть, что при средней скорости 50 миль в час в каждом цилиндре каждую секунду происходит двадцать воздухозаборников, двадцать взрывов и двадцать выхлопных газов, нетрудно понять важность оптимизации расхода газов. Сегодня автомобильные инженеры осознают это и во многих случаях изменили форму клапана в сторону дизайна тюльпана или сконструировали их с большим буртиком на нижней стороне клапана. Этот патрубок предназначен для обтекания газов, чтобы они могли свободно выходить из выпускного коллектора. Большинство тарельчатых клапанов сделаны под углом в сорок пять градусов, и, будучи круглыми, они позволяют (при условии, что клапан правильно выровнен) выхлопные газы устремляться навстречу друг другу по кругу и под огромным давлением с огромной скоростью.Это фактически создает вакуум, который полностью очищает цилиндр. Если газы не направляются за патрубок под клапан, они сталкиваются и, так сказать, завихрение, которое вызовет скопление в коллекторе. Это скопление будет препятствовать правильному удалению газов.

ФОРМУ ОТВЕРСТИЙ КЛАПАНА НЕ ИЗМЕНЯЙТЕ

По этой причине обслуживающий персонал должен избегать вырезания отверстия под седлом клапана и должен быть очень внимательным, чтобы не повредить радиус, который может быть над седлом клапана, особенно в дизельных двигателях. Этот радиус был специально помещен туда конструктором двигателя.

НЕПРАВИЛЬНОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ КЛАПАНОВ И СЕДЛА КЛАПАНОВ ВЛИЯЕТ НА ПРОТЕКУ ГАЗОВ

Поскольку форма клапана и штока влияет на обтекаемость газов, смещенный клапан или седло клапана, деформированное из-за неравномерно затянутых болтов головки, очень серьезно повлияют на работу двигателя. Время будет изменено в результате того, что клапан сначала контактирует с верхней частью, а затем вступает в контакт с седлом за счет натяжения пружины.Время, которое проходит между контактом высокой точки и контактом клапана с седлом, хотя и является чрезвычайно коротким, действительно имеет большое значение из-за хода поршня. Рассмотрим выпускной клапан, который был смещен, или седло клапана было деформировано из-за отсутствия контроля крутящего момента, в результате чего клапан сначала касается одной стороны седла. Это приводит к более быстрому охлаждению клапана на этой стороне — сжатию галтели — в результате чего клапан сильнее давит на седло в одной точке, в то время как остальная часть клапана открыта с трещинами. Обычно такая трещина раскрывается шириной 0,015 дюйма. Таким образом, горячие газы, выходящие из камеры сгорания, проходят только через часть клапана, заставляя галтели расширяться на нем. конкретная сторона, которая открывает отверстие еще шире, что еще больше ухудшает положение клапана.

Поскольку газы, которые проходят через эту утечку, не встречаются с газами, которые должны проходить со стороны, которая закрыта, они ударяются о выпускной коллектор с одной стороны, вызывая завихрение потока газа (см. Стр. 11).Это вызовет закупорку, которая предотвратит полную продувку цилиндра, так что когда поршень

достигает верхней точки хода продувки, в цилиндре будет небольшое сжатие. Это можно сравнить с превращением шланга высокого давления в слив в тазу. Струя, ударяющая в чашу «лоб в лоб», закружится или закипит, а чаша наполнится и вытечет через край. Слегка направив поток в одну сторону, можно убедиться, что слив удовлетворительно справляется с потоком воды.Таким образом, очевидно, что поршню придется частично вернуться назад, чтобы ослабить это небольшое сжатие, прежде чем может начаться впуск газа (см. Стр. 14). Это было бы эквивалентом укорочения хода двигателя с последующей потерей мощности, не говоря уже о результатах, которые могут возникнуть в результате того, что выхлопные газы останутся с горючей смесью, которая втягивается во время такта впуска.

Показывает поршень в «нижней мертвой точке» как раз в начале такта выпуска.Смещенный выпускной клапан вызывает завихрение газов, что вызывает закупорку выпускного коллектора и препятствует надлежащей продувке цилиндра.

Показывает расстояние хода поршня во время первых 45 ° хода выпуска. Он также показывает идеальное состояние с правильно отрегулированными клапанами. Обратите внимание на оптимизацию выхлопных газов для быстрой и полной продувки цилиндра.

На изображении показан полностью открытый изогнутый патрубок выпуска с закрытым впускным клапаном в начале последних 45 ° такта выпуска.Продолжающаяся завихрение газов в выпускном коллекторе замедляет быструю продувку цилиндра.

Расстояние хода поршня при первых 45 ° всасывания. Застой в выпускном коллекторе препятствовал полной продувке, в результате чего в цилиндре возникла небольшая компрессия. Поэтому поршень должен немного сдвинуться вниз, чтобы ослабить это сжатие, прежде чем может начаться впуск газа. Это эквивалентно сокращению хода двигателя.

Поршень продолжает движение, в то время как клапан неправильно скользит по седлу

Поршень может завершить одну пятую своего хода к тому времени, когда смещенный выпускной клапан полностью коснется седла.В обычном двигателе клапан поднимается кулачком примерно на 0,001 дюйма, в то время как маховое колесо поворачивается на угол от двух до трех градусов, в зависимости от марки двигателя. Если клапан приоткрыт, он достигает 0,015 дюйма на один стороны, следовательно, ход поршня будет составлять три градуса, умноженные на 0,015 дюйма, или сорок пять градусов хода кривошипа. Рассмотрим это в связи с тем фактом, что, когда автомобиль движется со скоростью 50 миль в час, обратный действие поршня происходит примерно двадцать раз в секунду, и когда порт клапана не полностью открыт полностью, поршень идет вверх, создает небольшое сжатие, как было описано ранее, и возвращается примерно на расстояние, представленное сорок пять градусов хода кривошипа, прежде чем всасываемые газы войдут в цилиндр.

РЕЗУЛЬТАТ ПОЗДНЕГО ДЕЙСТВИЯ КЛАПАНА

В случае крайнего смещения впускных и выпускных клапанов, часть этой небольшой компрессии в цилиндре может быть принудительно направлена ​​во впускной коллектор, вызывая преждевременное зажигание. Это заметно на более высоких скоростях, и на это указывает периодический кашель или обратная вспышка двигателя.

Определенно, производительность клапана — это гораздо больше, чем функция уплотнения сжатия. В двигателях одной из популярных марок, когда шейка коленчатого вала перемещается из верхней мертвой точки в точку, равную сорока пяти градусам, поршень опускается примерно на двадцать процентов своего хода.Поршень в том же двигателе при повороте на сорок пять градусов от нижней мертвой точки поднимется только на тринадцать процентов своего хода. Другими словами, поршень перемещается на большее расстояние при 45 градусах хода от верхней мертвой точки (см. Стр. 14), чем на такое же расстояние от нижней мертвой точки (см. Стр. 12), и это когда поршень находится вверху, выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается. Если вы обратитесь к последним «Данным по времени работы клапана», вы обнаружите, что в некоторых двигателях впускной клапан открывается на 26 градусов перед верхней мертвой точкой, а в том же двигателе выпускные клапаны закрываются на 34 градуса после остановки. центр.Это означает, что оба клапана открыты одновременно на шестьдесят градусов.

Если принять во внимание эти факторы, следует признать, что перекос клапана на 0,001 дюйма является одним из наиболее важных размерных элементов двигателя.

Фактические испытания показали, что если обычный клапан ударит по седлу клапана с одной стороны на 0,001 дюйма раньше, чем с другой, потребуется зазор 0,010 дюйма между штоком клапана и направляющей в нижней части направляющей клапана. чтобы клапан опирался на противоположную сторону от этого седла, не сгибая шток.Поистине, выравнивание клапана чрезвычайно важно.

Многие операторы сервисных центров заявляют, что полностью удовлетворены полученными результатами. Они также утверждают, что у них нет проблем. Возможно, у них нет проблем, но у владельцев двигателей, которые они обслуживают, есть проблемы. В большинстве случаев они не знают, где существует проблема или где винить, потому что они никогда не знали, что производительность двигателя может быть восстановлена ​​до эквивалента новой после того, как двигатель проработал некоторое время.Многие механики думают, что, поскольку у них есть зазор 0,002 дюйма или 0,003 дюйма между штоком клапана и направляющей клапана, у них есть столько возможностей для игры, как шток клапана в холодном состоянии на 0,003 дюйма, а иногда и на 0,004 дюйма меньше, чем отверстие в клапане. руководство. Этот зазор был оставлен инженером для обеспечения возможности расширения штока клапана в верхней части направляющей, поэтому место для масляной пленки останется только при прогретом и работающем двигателе. Есть двигатели, в которых используются направляющие клапана с конусом до 0,004 дюйма, но инженеры хотели уменьшить этот зазор до нормального, когда шток клапана нагревается и расширяется.

НЕОБХОДИМО ПРАВИЛЬНОЕ ВЫРАВНИВАНИЕ

При исправлении деформированного или смещенного клапана таким образом, чтобы он работал должным образом при установке в двигатель, поверхность клапана должна быть восстановлена ​​до соосности с центральной линией той части штока, которая работает в направляющей клапана. Мокрая шлифовка считается необходимостью для современных клапанов, и все новые устройства для торцевания клапанов включают систему охлаждения.

На приведенном выше рисунке показан эффект удержания клапана в патроне, который захватывает конец штока в конусе, и, как указано галочками, в деформированной части над ходом направляющей.Клапан, зажатый таким образом, не может быть повернут концентрично относительно его первоначального центра. Обратите внимание, что поверхность клапана находится вне центра оси штока. Такой клапан не может герметизировать сжатие.

На этой иллюстрации мы видим эффект удерживания клапана в патроне, который захватывает его только за деформированную часть, как показано четырьмя галочками. Обратите внимание на истинную осевую линию «AB» и ложную осевую линию «CD», установленные этой операцией перестановки. Поскольку этот клапан перевернут по касательной к истинному центру, это приведет к утечке сжатия.

Чтобы правильно исправить деформацию или перекос клапана, необходимо захватить шток клапана в двух местах трехточечной рукояткой в ​​той части штока, которая работает в направляющей, как показано на этом рисунке. Мы не знаем другого способа добиться нужных результатов. Обратите внимание, что эта готовая поверхность клапана концентрична с истинной центральной линией клапана. Заштрихованная часть «E» показывает удаленный металл. Патрон Kwik-Way (показан ниже) был разработан для достижения этих результатов.Хотя ему разными способами подражали, его никогда не копировали.

Любая поверхность клапана, которая не концентрична с частью штока, работающей в направляющей, будет контактировать с седлом клапана только на небольшой части его окружности. Он будет хлопать, подпрыгивать, шумно, течь сжимать и влиять на фазы газораспределения. Правильно отрегулированный клапан будет контактировать с седлом клапана по всей его окружности, и шток клапана будет «плавать» в направляющей, не подвергаясь трению штока клапана. Результатом станет экономия топлива и использование всей возможной мощности.

ШЛИФОВАЛЬНАЯ МАССА

Тот факт, что использование шлифовальной пасты не обеспечивает эффективных результатов при повторной установке клапана, уже несколько лет признается властями отрасли. С помощью компаунда можно создать соединение между клапаном и седлом клапана, когда двигатель холодный, но как только клапан нагревается от естественного тепла двигателя, часть, которая была отшлифована состав не будет контактировать с седлом из-за расширения металла.Вот почему. — Головка клапана диаметром 2 дюйма, нагретая до 1450 ° (нормальная температура работающего выпускного клапана), расширяется на 0,016 дюйма или 0,008 дюйма с каждой стороны от центра. Это означает, что клапан поднимется на седло. На рисунке ниже показан клапан и седло, «притертое» компаундом. Когда двигатель холодный, клапан и седло, по-видимому, образуют полный контакт; но когда клапан нагревается и поднимается, часть притирается к компаунд на самом деле вообще не контактирует с сиденьем, и это невозможно, когда двигатель работает.Благодаря использованию конической оправки Kwik-Way для выравнивания операции повторной установки клапана, герметичное соединение может быть закреплено между клапаном и седлом клапана, и это соединение будет эффективным независимо от того, горячий или холодный клапан. Использование компаунда на столь отрегулированном клапане действительно может оказаться вредным.

ДИЗЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Дизельные двигатели сегодня занимают очень важное место в сфере обслуживания. Каждый работник сферы обслуживания должен получить знания о дизельных двигателях как можно быстрее.В дизельных двигателях двухтактного типа любая тенденция к столкновению или завихрению сгоревших газов при их выходе приведет к задержке выброса и переносу времени до точки, где будут иметь место вредные последствия, поскольку в двигателе этого типа должны быть полный впуск свежего воздуха, сжатие и зажигание за один оборот в триста шестьдесят градусов. Кроме того, сгоревшие газы необходимо удалить из цилиндров и охладить выпускной клапан для следующей операции. Выхлопные клапаны охлаждаются, когда они находятся на седле.Интересно отметить, что выхлопной клапан в двухтактном двигателе имеет на шестьдесят процентов меньше времени для охлаждения, чем клапаны в четырехтактном двигателе.

Недавно была проведена проверка двухтактного дизельного двигателя, используемого на транспорте. Этот конкретный двигатель работал с расходом топлива приблизительно 40 галлонов в час при полностью открытой дроссельной заслонке и при полной нагрузке, тогда как двигатель был рассчитан на удовлетворительную работу в этих условиях при расходе около 9 галлонов в час.Двигатель эксплуатировался с перерывами двадцать три дня. В качестве теоретического анализа причины чрезмерного расхода топлива рассмотрим следующее:

При снятии головок цилиндров было обнаружено, что смещение седел составило около 0,01 6 дюймов. Смещение клапанов не проверялось. Чрезмерный расход топлива был результатом смещения клапана и седла клапана. Инжекторы были проверены и Было обнаружено, что все в порядке. Компрессия казалась нормальной, и нагнетатели для продувки цилиндров создавали нормальное давление для выдувания сгоревших газов из цилиндров.В этом конкретном двигателе впрыск топлива происходит на 5 ° впереди центра на холостом ходу. Рабочий ход завершается примерно при 100 °, при этом выпускные клапаны в головке блока цилиндров открываются, позволяя сбросить огромное давление в цилиндре. Выпускные клапаны открыты на срок

РЕЖИМ КЛАПАНА 2-ЦИКЛОВОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

137 °. Примерно в пятьдесят раз превышающий нормальный объем цилиндра при атмосферном давлении в сжатых газах должен быть исключен через выпускные клапаны, поскольку поршень движется вниз, открывая отверстия в цилиндре и впуская воздух для продувки.Эти порты открыты на 50 ° с каждой стороны от нижней мертвой точки. С момента открытия выпускных клапанов и открытия отверстий для воздуха поршнем, движущимся вниз, имел место 30 ° хода коленчатого вала. Другими словами, когда коленчатый вал достигает 130 °, поршень опускается и открывает отверстия в цилиндре и пропускает воздух для продувки цилиндра. Эти отверстия закрываются движением поршня вверх. Затем выпускные клапаны закрываются, и поршень движется вверх, сжимая газы в соотношении примерно шестнадцать к одному.

Этот конкретный двигатель имел максимальные обороты в минуту. семьсот двадцать. Это означает, что он совершил один оборот за 1/12 секунды, а поскольку тридцать градусов составляют 1/12 оборота, то эквивалентное время, отведенное на сброс высокого давления, было равно 1/144 секунды.

Таблица клапанов производителя показывает, что выпускные клапаны открываются на 0,008 дюйма при шести градусах хода коленчатого вала. Следовательно, клапан, который был смещен на 0,016 дюйма или дважды 0,008 дюйма, будет равен примерно двенадцати градусам хода кривошипа, частично задерживая открытие клапанов.Двенадцать градусов из тридцати градусов оставляют восемнадцать градусов, а восемнадцать градусов будут равняться 1/240 секунды вместо 1/1 44-й, как должно было быть. В конструкции этого двигателя тридцать градусов считалось достаточным временем, чтобы выпустить газы высокого давления. Очевидно, что при наличии какого-либо давления в цилиндрах при открытых портах газы выдувают в воздушный коллектор, если давление превышает давление в воздушном коллекторе или величину, поддерживаемую воздуходувкой.(Воздуходувка поддерживает давление всего три фунта.)

Если некоторые из этих газов задерживаются в цилиндре из-за задержки при закрытии выпускных клапанов, то, если двигатель движется по кругу до следующего впрыска топлива, и возникший в результате взрыв недостаточен или недостаточен из-за неисправной смеси, Губернатор откроет инжектор и впустит больше топлива. Он снова взорвется на следующем обороте, и если ему все еще не хватает мощности, топливо будет увеличиваться все больше и больше, что приведет к несоразмерному соотношению и увеличит расход топлива до точки, которая будет недопустимой.Поскольку топливо поступает в цилиндры из одного места, а воздух из другого, может возникнуть очень плохая ситуация, которой не было бы в четырехтактном карбюраторном двигателе.

На этой иллюстрации показан огромный объем газа, который сжимается в цилиндрах дизельного двигателя, что примерно в пятьдесят раз превышает нормальный объем цилиндра при атмосферном давлении.

Помните, что седла клапана в этом конкретном двигателе были смещены в среднем на 0,016 дюйма каждое.Несоосность клапанов не проверялась. С помощью системы научной коррекции клапанов и седел клапанов Kwik-Way клапаны и седла клапанов в этом двигателе были восстановлены до надлежащей соосности и соосности, что предотвратило сжатие на клапанах. В результате расход топлива был восстановлен до номинального уровня производителя, который составлял лишь около четверти топлива, которое было израсходовано в период смещения клапана.

Можно определенно увидеть, что если перекос клапана приведет к увеличению расхода топлива дизельным двигателем с номинальных девяти галлонов в час до сорока галлонов в час, то это же условие в равной или меньшей степени повлияет на другие двигатели дизельного двигателя. тип.Опять же, использование динамометрического ключа для затягивания болтов или гаек головки блока цилиндров необходимо для предотвращения деформации блока, которая может вызвать смещение и деформацию седла клапана.

Современный двигатель — это чудо совершенства. Он удовлетворительно работает при температуре от ста двадцати градусов выше нуля до двадцати до сорока градусов ниже нуля. У него быстрое ускорение и скорость вне пределов безопасности и тысячи миль удовлетворительной эксплуатации. Но было правдиво сказано, что не был построен двигатель, который не может быть улучшен с помощью услуг, которые может оказать хорошо обученный механик, использующий надлежащее оборудование.

ПРЕЦИЗИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕМОНТА ДВИГАТЕЛЯ В КОМПЛЕКТЕ

• ФОРМЫ КЛАПАНА
• МАШИНА СЕДЛО КЛАПАНА
• РАСХОДНЫЕ ШИНЫ ЦИЛИНДРОВ
• СТРЕЛКА ДВИГАТЕЛЯ
• ШЛИФОВАЛЬНЫЕ МАШИНЫ
• ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ ТОРМОЗОВ

Авторские права 1948 г.