Что такое клапана в двигателе: Клапаны, устройство и назначение клапана

Клапаны, устройство и назначение клапана

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

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

 

Из чего изготавливают клапана

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

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

 

Виды ГРМ

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

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

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

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

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

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

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

Клапан двигателя. Назначение, устройство, конструкция

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

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

Требования, предъявляемые к группе:

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

Назначение и особенности устройства

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Пружины клапана

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

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

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

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

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

Втулки клапанов и их направляющие

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

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

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

Выточки под клапана (седла)

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

Вставные седла удерживаются в головке путём запрессовки, или развальцовки.

Количество клапанов в двигателе

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

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

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

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

Клапан двигателя

Клапан – деталь газораспределительного механизма. Клапанный механизм (механизм привода клапанов) является составной частью газораспределительного механизма (ГРМ).

ГРМ бывает нижнеклапаннымм и верхнеклапаннымм. Современные силовые агрегаты повсеместно имеют верхнее расположение клапанов.

Клапан реализует прямую подачу в цилиндры определенной порции топливно-воздушной смеси или только воздуха, а также осуществляет выпуск отработавших газов. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания для нормальной работы требуется не менее двух клапанов на один цилиндр.

Клапаны бывают двух видов, что зависит от их прямой функции:

• впускной клапан;
• выпускной клапан;

Сегодня на современные моторы устанавливаются клапаны тарельчатого типа, которые имеют стержень. Устройство клапана включает в себя так называемую тарелку клапана. Наиболее распространенная конструкция ДВС получила клапаны, которые находятся в головке блока цилиндров (ГБЦ). То место, где клапан контактирует с ГБЦ, получило название седло клапана. Седло клапана ДВС стальное или чугунное, запрессовано в головку блока цилиндров.

Максимально качественное наполнение цилиндра двигателя топливно-воздушной смесью или воздухом  требует того, чтобы диаметр тарелки впускного клапана был больше, чем у выпускного клапана. Впускные и выпускные клапаны имеют определенные отличия по этой причине. Впускной клапан зачастую получает больший диаметр своей тарелки. Это сделано для того, чтобы улучшить  наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью или только воздухом.

Что касается выпускного клапана, в увеличении диаметра его тарелки необходимость также присутствует. Это необходимо для лучшей очистки цилиндров от продуктов сгорания. Отметим, что размер тарелки впускного и выпускного клапанов ограничен размерами самой камеры сгорания, которая изготовлена в ГБЦ. Качественное наполнение цилиндров и очистка реализуются не путем увеличения диаметра тарелки одного клапана, а путем установки большего количества клапанов на один цилиндр.

Клапаны ДВС в процессе работы мотора испытывают серьезные механические и тепловые нагрузки. По этой причине их изготавливают из особых жаростойких и износостойких металлических сплавов. Кромка тарелки клапана может быть усиленной, иногда сама тарелка усиливается при помощи керамического напыления. Что касается стержня, то для впускного клапана предусмотрен цельнометаллический стержень. Выпускной клапан имеет полый стержень, дополнительно получает натриевое наполнение для улучшения охлаждения тарелки клапана.

Повышенное внимание уделяется вопросу охлаждения именно выпускных клапанов, особенно для производительных силовых агрегатов. Выпускные клапана подвержены тепловой нагрузке намного больше впускных. Как уже было сказано, клапаны в таких моторах имеют полый стержень, который внутри наполнен натрием. Такое решение является эффективным способом охлаждения. Указанный натрий при выходе мотора на рабочую температуру плавится внутри полого стержня клапана, а затем в расплавленном виде течет. Так осуществляется перенос избытков тепла от разогретой тарелки клапана к его стержню.

Место прилегания тарелки клапана к блоку называется фаской. Для того чтобы фаска не страдала от скопления нагара, а также было реализовано равномерное распределение тепла, в конструкции клапанного механизма используются решения для вращения (проворачивания) клапана в процессе работы ДВС.

Современное устройство наиболее распространенного двигателя предполагает схему с четырьмя клапанами, что означает наличие двух впускных и двух выпускных клапанов на каждый отдельный цилиндр. В момент открытия (клапан опускается) впускного клапана образуется кольцевой проход. Через этот проход между тарелкой клапана и седлом клапана в цилиндр попадает топливно-воздушная смесь или только воздух. От площади проходного сечения будет зависеть эффективность наполнения цилиндра, что далее влияет на показатели производительности при рабочем ходе поршня.

Могут также встречаться двухклапанные, трехклапанные и пятиклапанные схемы устройства ГРМ. В первом случае используется только один впускной и один выпускной клапан на цилиндр. Для трехклапанных схем характерно наличие двух впускных и одного выпускного клапана. Схема на пять клапанов означает, что стоят три впускных и два выпускных клапана. Количество клапанов на цилиндр зависит от общего размера камеры сгорания конкретного двигателя, реализации привода клапанов, степени форсировки мотора, а также ряда других факторов.

Открытие клапана реализовано при помощи нажатия на  клапанный стержень. За открытие отвечает привод клапана. Указанный привод обеспечивает передачу усилия от распределительного вала (распредвала). В современных двигателях используются две базовые схемы привода клапанов: привод посредством гидравлических толкателей клапана и реализация привода при помощи роликовых рычагов.

Закрытие клапана в процессе работы ДВС осуществляется при помощи специальной пружины определенной жесткости. Жесткость такой пружины должна быть ограниченной, чтобы не создавать больших ударных нагрузок на седла клапанов. Сила воздействия пружины заставляет тарелку клапана герметично перекрывать впускной или выпускной канал. Пружина клапана крепится на стержне посредством тарелки клапанной пружины и сухарей. Во время работы мотора, особенно под нагрузкой, могут возникать резонансные колебания на клапанах. Для устранения этого нюанса могут быть установлены сразу две клапанные пружины с разнонаправленными витками.

Жесткость таких пружин меньше по сравнению с решениями, которые получили только по одной пружиной. Использование двух пружин подразумевает то, что они навиты в разные стороны. Это сделано для предотвращения заклинивания клапана в результате поломки одной пружины. Так инженеры исключили риск попадания витков одной пружины клапана между витками другой. Для уменьшения трения клапанный механизм конструктивно имеет вышеупомянутые ролики (роликовый рычаг), которые находятся на толкателях и рычагах привода клапанов.

Читайте также

Клапан двигателя внутреннего сгорания — что такое клапаны двс

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

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

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

Что такое клапан двигателя

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

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

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

Назначение и особенности устройства

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

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

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

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

Конструкция клапанов двигателя

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

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

Клапаны

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Клапанные пружины

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

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

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

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

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

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

James Ellison, PBM Aprilia, CRT Test Jerez Feb 2012

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

Направляющие втулки клапанов

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

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

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

Седла клапанов

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

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

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

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

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

Количество клапанов в двигателе

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

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

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

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

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

Из чего изготавливают клапана

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

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

По этим причинам к клапанам предъявляются такие требования:

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

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

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

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

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

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

Watch this video on YouTube

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

МОТОРНЫЙ КЛАПАН | Yenmak Engine Parts

МОТОРНЫЙ КЛАПАН

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

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

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

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

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

Рабочая Среда

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

Двигатели, в которых могут загнуться клапана: Зачем они нужны

Интерференционные двигатели: Почему клапана могут загнуться?

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

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

 

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

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

Вот какой звук может появиться, если произойдет худшее:

 

 

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

 

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

 

Например, почти каждый современный двигатель Nissan является двигателем интерференции

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

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

 

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

 

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

 

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

признаки, причины и что делать

Клапана двигателя работают в тяжелом режиме в области сильного давления и высокой температуры и поэтому изготавливаются из достаточно прочных материалов. Однако, не редки случаи, когда происходит прогорание тарелки клапана, обычно это клапан выпускной группы, работающий в особо жестких условиях.

Вызвано это тем, что при выпуске раскаленные отработанные газы с высокой скоростью и давлением проходят между тарелкой клапана и седлом, агрессивно воздействуя на обе детали.

Прогоревший клапан УАЗ Патриот 2.7 бензин

Признаки:

• Двигатель троит, особенно на холостом ходу;

• Снижение мощности мотора;

• Увеличение расхода топлива.

Причины

Малая величина клапанного теплового зазора, либо полное его отсутствие ведут к пережатию клапанов и сгоранию тарелки клапана. Зазор может уменьшиться в процессе эксплуатации авто, при неправильной регулировке клапанов, а также при неисправности гидрокомпенсаторов.

Подгорание кромки тарелки клапана может быть вызвано и износом стержней клапанов и отверстия в направляющих втулках. Это ведет к тому, что клапан имеет некоторый люфт в направляющей и поэтому не полностью садится в седло.

Схема клапана, тарелки и седла.

По состоянию тыльной стороны кулачка распределительного вала можно с большой долей вероятности сделать вывод, что был малый клапанный зазор, либо он вообще полностью отсутствовал.

Определяется это таким образом. Когда между коромыслом, рокером или толкателем (в зависимости от конструкции двигателя) есть необходимый зазор, то тыльная часть кулачка распределительного вала не касается сопряженной детали. Так как нет прямого контакта, то тыльная часть кулака имеет темноватый оттенок, тогда как рабочая часть всегда блестящая, так как постоянно работает на прямой контакт.

Когда же зазор мал или отсутствует, то тыльная часть кулачка распределительного вала также работает в контакте с рокером и тоже имеет блестящий вид. Это подтвердит вероятность того, что клапан прогорел от пережатия клапанных зазоров при регулировке, либо уменьшился по мере эксплуатации, когда длительное время не проводилась проверка состояния клапанных зазоров.

При полном прилегании тарелки клапана к седлу, он отдает часть своей температуры седлу, частично при этом охлаждаясь. Когда же клапан не может сесть полностью в седло, он практически не охлаждается, что ведет в итоге к его перегреву и прогару кромки тарелки.

Прогар клапана и износ седел клапанов особенно выражен в двигателях, работающих на газе. Это вызвано тем, что при использовании газа повышается температура сгорания на 60-80 градусов, относительно бензиновой смеси.

Просевшее седло клапана

Так при работе на бензине клапанные тарелки нагреваются до температуры порядка 900 градусов, а седла до 300-350 градусов. Само по себе такое повышение температуры в целом не опасно для двигателя, если не производится регулировка по обеднению газовой смеси. При работе на бедной смеси температура сгорания вырастает на 200-250 градусов, что неминуемо приведет в последствии к сгоранию тарелок выпускных клапанов и седел.

Помимо механических причин, вызывающих сгорание клапанов, нужно отметить и использование бензина, значение октана которого ниже, чем рекомендует производитель конкретной марки автомобиля. Это вызвано тем, что чем ниже октановое число бензина, тем выше скорость его горения и тем выше вероятность детонации при работе мотора.

Так при нормальном состоянии мотора, фронт распространения пламени смеси распространяется с 10-20 м/сек, а при использовании бензина с низким октановым числом скорость смеси начинает гореть уже 1500-2500 м/сек, что практически в 100 раз выше, чем при нормальном горении.

В итоге, многократно возрастает температура деталей двигателя, что приводит к прогоранию, клапанов, седел, поршней. Поэтому не стоит проверять прочность своего мотора, путем экономии на более дешевом сорте бензина с низким октановым числом.

Проблема с прогоранием клапанов может быть вызвана и постоянным эксплуатированием автомобиля на предельных возможностях. Это все же не спортивный автомобиль со специально подготовленным мотором, а обычный авто с серийным двигателем, для городской и загородной езды.

Проверка

Двигатель может троить по нескольким причинам, это:

• Неработающая свеча;

• Трещина в крышке трамблера;

• Неисправный высоковольтный провод, свечной наконечник;

• Пробита прокладка головки блока;

• Подгоревший клапан.

Для проверки неработающего цилиндра нужно поочередно снимать свечные наконечники со свечей. При исправном цилиндре работа двигателя сразу изменится, при снятии с неисправного цилиндра работа мотора останется без изменений.

Снимаем бронепровод

Далее нужно проверить компрессию в цилиндрах и убедиться, что причина кроется в поршневой группе или же именно в клапане, а не элементах зажигания. В проблемном цилиндре компрессия будет либо очень низкой, относительно остальных цилиндров, либо будет отсутствовать полностью.

Проверка компрессии

Для того, чтобы исключить проблему с поршневой, в цилиндр, где малая величина компрессии, заливается немного моторного масла и вновь проверяется компрессия. Масло уплотняет пространство между поршнем и зеркалом цилиндра и если проблема с поршневой, то величина компрессии сразу увеличится. Если же давление не поднялось, то проблема с клапанами.

Помимо этого, подтвердить, что проблема именно с клапаном подскажет тот факт, что свеча зажигания неисправного цилиндра будет сухой, в районе электродов. Когда же низкое давление в цилиндре по причине поршневой, то все свеча будет в моторном масле.

Что делать?

Сгоревший клапан необходимо заменить, учитывая при этом определенные условия. Так, если ранее уже производились работы по ремонту головки блока, а именно выполнялась замена направляющих, клапанов, либо притирка имеющихся клапанов, то нужно учитывать, что седла уже просажены. То есть тарелка клапана глубоко утапливается в седло.

Вставляем новый клапан

По этой причине торец стержня клапана выше допустимого подходит к кулачку распределительного вала, что не дает возможности его регулировки (нет зазора). В подобных случаях требуется замена седел клапанов, либо снятие торцевой части стержня клапана, чтобы компенсировать его глубокую посадку в седло.

Если эти работы по какой-либо причине невозможны, то выполняется замена головки блока.

В заключение

Для того, чтобы не попадать в ситуации с прогаром клапанов, рекомендуем периодически производить проверку их тепловых зазоров, дополнительно с проверкой компрессии, что может своевременно подсказать о неисправности в клапанах, путем снижения давления в одном или нескольких цилиндрах.

Косвенно о том, что требуется ремонт головки блока подскажет тот факт, что быстро выходят из строя недавно установленные сальники клапанов. Это происходит по причине того, что изношены направляющие или стержня клапанов. Стержень по причине люфта постоянно давит на одну кромку сальника, быстро выводя его из строя. При этом клапана уже не могут полностью садиться в седла и возможен прогар клапана.

Все о клапанах двигателя

Изображение предоставлено: Максим Вивцарук / Shutterstock.com

Клапаны двигателя — это механические компоненты, используемые в двигателях внутреннего сгорания, чтобы разрешать или ограничивать поток жидкости или газа в камеры сгорания или цилиндры и из них во время работы двигателя. Функционально они работают аналогично многим другим типам клапанов в том, что они блокируют или пропускают поток, однако они представляют собой чисто механическое устройство, которое взаимодействует с другими компонентами двигателя, такими как коромысла, для открытия и закрытия в правильной последовательности и с правильный выбор времени.

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

Клапаны двигателей являются общими для многих типов двигателей внутреннего сгорания, независимо от того, работают ли они на таком топливе, как бензин, дизельное топливо, керосин, природный газ (СПГ) или пропан (LP). Типы двигателей различаются количеством цилиндров, которые представляют собой камеры сгорания, вырабатывающие энергию от воспламенения топлива.Они также различаются типом работы (2-тактный или 4-тактный) и конструктивным размещением клапанов внутри двигателя [верхний клапан (OHV), верхний кулачок (OHC) или клапан в блоке (VIB)]. .

В этой статье кратко описывается работа клапанов двигателя в типичных двигателях внутреннего сгорания, а также представлена ​​информация о типах клапанов, их конструкции и материалах. Дополнительную информацию о других типах клапанов можно найти в соответствующем руководстве Общие сведения о клапанах .

Номенклатура клапанов двигателя

Большинство клапанов двигателя сконструированы как клапаны тарельчатого типа из-за их толкающего движения вверх и вниз и имеют головку клапана конического профиля, которая прилегает к механически обработанному седлу клапана, чтобы перекрыть проход жидкостей или газов. Их также называют грибовидными клапанами из-за характерной формы головки клапана. На рисунке 1 показана номенклатура различных элементов типичного клапана двигателя.

Рисунок 1 — Номенклатура стандартного тарельчатого клапана двигателя.

Изображение предоставлено: https://dieselnet.com

Двумя основными элементами являются шток клапана и головка клапана. Головка содержит галтель, ведущий к поверхности седла, которая обрабатывается под определенным углом, чтобы соответствовать механической обработке седла клапана, с которым она будет соответствовать. Посадка поверхности клапана на седло клапана — это то, что обеспечивает уплотнение клапана против давления сгорания.

Шток клапана соединяет клапан с механическими элементами в двигателе, которые приводят в действие клапан, создавая силу для перемещения штока против давления в седле, создаваемого пружиной клапана.Стопорная канавка используется для удержания пружины в нужном положении, а кончик штока клапана многократно контактирует с коромыслом, толкателем или толкателем, приводящим в действие клапан.

Работа двигателя

В четырехтактных или четырехтактных двигателях внутреннего сгорания используются два основных типа клапанов — впускной и выпускной. Впускные клапаны открываются, чтобы позволить потоку воздушно-топливной смеси в цилиндры двигателя перед сжатием и воспламенением, в то время как выпускные клапаны открываются, чтобы обеспечить удаление выхлопных газов из процесса сгорания после воспламенения.

При нормальной работе коленчатый вал двигателя, к которому прикреплены поршни, привязан к распределительному валу как часть механизма клапана для двигателя. Движение коленчатого вала передает движение распределительному валу через цепь ГРМ, ремень ГРМ или другой зубчатый механизм. Синхронизация и совмещение между положением коленчатого вала (которое определяет положение поршня в цилиндре) и положением распределительного вала (которое определяет положение клапанов для цилиндра) имеют решающее значение не только для максимальной производительности двигателя, но и для предотвращения столкновения поршней и клапанов в двигателях с высокой степенью сжатия.

Во время впускного цикла поршень впускного цилиндра опускается вниз при открытии впускного клапана. Движение поршня создает отрицательное давление, которое помогает втягивать топливно-воздушную смесь в цилиндр. Сразу после того, как поршень достигает самого нижнего положения в цилиндре (известного как нижняя мертвая точка), впускной клапан закрывается. В цикле сжатия впускной клапан закрывается, чтобы изолировать цилиндр, когда поршень поднимается в цилиндре в наивысшее положение (известное как верхняя мертвая точка), что сжимает топливно-воздушную смесь до небольшого объема.Это действие сжатия служит для обеспечения более высокого давления на поршень при воспламенении топлива, а также для предварительного нагрева смеси, чтобы способствовать эффективному сгоранию топлива. В энергетическом цикле воздушно-топливная смесь воспламеняется, что создает взрыв, который заставляет поршень вернуться в самое нижнее положение и передает химическую энергию, высвобождаемую при сжигании топливно-воздушной смеси, во вращательное движение коленчатого вала. В цикле выпуска поршень снова поднимается вверх в цилиндре, при этом впускной клапан остается закрытым, а выпускной клапан теперь открыт.Давление, создаваемое поршнем, помогает вытеснять выхлопные газы из цилиндра через выпускной клапан в выпускной коллектор. К выпускному коллектору подсоединена выхлопная система, набор труб, который включает глушитель для снижения акустического шума и систему каталитического нейтрализатора для управления выбросами в результате сгорания двигателя. Как только поршень достигает верха цилиндра в цикле выпуска, выпускной клапан начинает закрываться, а впускной клапан начинает открываться, начиная процесс снова.Обратите внимание, что давление в цилиндре на впуске помогает держать впускной клапан открытым, а высокое давление в цикле сжатия помогает удерживать оба клапана закрытыми.

В двигателях с несколькими цилиндрами одни и те же четыре цикла повторяются в каждом из цилиндров, но выполняются последовательно, так что двигатель обеспечивает плавную мощность и минимизирует шум и вибрацию. Последовательность движения поршня, клапана и зажигания достигается за счет точной механической конструкции и электрического хронирования сигналов зажигания к свечам зажигания, которые воспламеняют топливно-воздушную смесь.

Движение клапана двигателя

Движение клапанов двигателя приводится в действие распределительным валом двигателя, который содержит ряд кулачков или кулачков, которые служат для создания линейного движения клапана за счет вращения распределительного вала. Количество кулачков на распределительном валу равно количеству клапанов в двигателе. Когда распределительный вал находится в головке блока цилиндров, двигатель называется конструкцией с верхним распредвалом (OHC); когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, двигатель называется конструкцией с верхним расположением клапана (OHV).Независимо от конструкции двигателя, основное движение клапанов двигателя происходит за счет движения кулачка против подъемника или толкателя, который создает силу, которая давит на шток клапана и сжимает пружину клапана, тем самым снимая натяжение пружины, которое удерживает клапан в закрытое положение. Это движение штока клапана поднимает клапан над седлом в головке цилиндра и открывает клапан. Как только распределительный вал поворачивается дальше и кулачок перемещается так, что эксцентриковая часть больше не находится в непосредственном контакте с толкателем или толкателем, давление пружины закрывает клапан, поскольку шток клапана перемещается по центральной части кулачка.

Поддержание надлежащего зазора клапана между штоком клапана и коромыслом или кулачком чрезвычайно важно для правильной работы клапанов. Необходим некоторый минимальный зазор для расширения металлических деталей при повышении температуры двигателя во время работы. Конкретные значения зазора варьируются от двигателя к двигателю, и несоблюдение надлежащего зазора может иметь серьезные последствия для работы и производительности двигателя. Если зазор клапанов слишком велик, то клапаны откроются позже, чем оптимально, и закроются раньше, что может снизить производительность двигателя и увеличить шум двигателя.Если зазор клапана слишком мал, клапаны не закроются полностью, что может привести к потере сжатия. Гидравлические подъемники клапана являются самокомпенсирующимися и могут устранить необходимость в регулировке зазора клапана.

В современных двигателях внутреннего сгорания может использоваться различное количество клапанов на цилиндр в зависимости от конструкции и области применения. Меньшие двигатели, такие как те, которые используются в газонокосилках, могут иметь только один впускной клапан и один выпускной клапан. В двигателях более крупных транспортных средств, таких как 4-, 6- или 8-цилиндровые двигатели, может использоваться четыре клапана на цилиндр, а иногда и пять.

Материалы клапанов двигателя

Клапаны двигателя являются одним из компонентов двигателей внутреннего сгорания, которые подвергаются высоким нагрузкам. Необходимость надежной работы двигателя диктует, что клапаны двигателя должны быть способны проявлять устойчивость к многократному и непрерывному воздействию высокой температуры, высокого давления из камеры сгорания, а также механических нагрузок и напряжений, обусловленных динамикой двигателя.

Впускные клапаны двигателей внутреннего сгорания подвергаются меньшим тепловым нагрузкам из-за охлаждающего воздействия поступающей воздушно-топливной смеси, которая проходит через клапан во время впускного цикла.Выхлопные клапаны, напротив, подвергаются более высоким уровням теплового напряжения, поскольку находятся на пути выхлопных газов во время выхлопного цикла двигателя. Кроме того, тот факт, что выпускной клапан открыт во время цикла выпуска и не соприкасается с головкой блока цилиндров, означает, что меньшая тепловая масса поверхности сгорания, а головка клапана имеет больший потенциал для быстрого изменения температуры.

Впускные клапаны из-за более низких рабочих температур обычно изготавливаются из таких материалов, как хром, никель или вольфрамовая сталь.В выпускных клапанах с более высокими температурами могут использоваться более жаропрочные металлы, такие как нихром, кремний-хром или кобальт-хромовые сплавы.

Поверхности клапана, которые подвергаются воздействию более высоких температур, иногда становятся более долговечными за счет приваривания к поверхности клапана стеллита, который представляет собой сплав кобальта и хрома.

Другие типы материалов, используемых для изготовления клапанов двигателя, включают нержавеющую сталь, титан и сплавы Tribaloy ^® .

Кроме того, могут применяться покрытия и обработка поверхности для улучшения механических свойств и характеристик износа клапанов двигателя.Примеры этого включают хромирование, фосфатирование, нитридное покрытие и завихрение.

Типы клапанов двигателя

Помимо характеристики клапанов двигателя по функциям (впускной и выпускной), существует несколько конкретных типов клапанов двигателя, которые существуют в зависимости от конструкции и материалов. К основным типам клапанов двигателя относятся:

• Монометаллические клапаны двигателя
• Биметаллические клапаны двигателя
• Полые клапаны двигателя

Монометаллические клапаны двигателя, как следует из их названия, изготавливаются из единого материала, который образует как шток клапана, так и головку клапана.Эти типы клапанов двигателя обладают как высокой термостойкостью, так и хорошими антифрикционными свойствами.

Биметаллические клапаны двигателя, также известные как биметаллические клапаны двигателя, изготавливаются путем соединения двух разных материалов вместе с использованием процесса сварки трением для создания клапана с аустенитной сталью на головке клапана и мартенситной сталью для штока клапана. Свойства каждой из этих сталей служат оптимальному назначению: аустенитная сталь на головке клапана обеспечивает жаропрочность и коррозионную стойкость, а мартенситная сталь для штока клапана обеспечивает высокую прочность на разрыв и абразивный износ.

Полые клапаны двигателя — это специальный биметаллический клапан, который содержит полую полость, заполненную натрием. Натрий сжижается при повышении температуры клапана и циркулирует за счет движения клапана, что помогает рассеивать тепло от более горячей головки клапана. Полая конструкция обеспечивает лучшую теплопередачу через шток, чем у сплошных клапанов, поскольку мартенситный материал штока является лучшим проводником тепла, чем аустенитный материал головки. Полые клапаны особенно подходят для использования в современных двигателях, которые обеспечивают большую мощность за счет более компактных и плотных двигателей, которые имеют более высокие температуры выхлопных газов, с которыми твердые клапаны не справляются.Эти более высокие температуры выхлопных газов являются результатом нескольких условий, в том числе:

• Стремление к процессу сжигания обедненной смеси, который сокращает выбросы парниковых газов
• Конструкции двигателей с более высокой степенью сжатия и более высоким давлением сгорания, которые обеспечивают более высокий КПД
• Интегрированные конструкции коллектора, поддерживающие турбокомпрессоры для повышения производительности двигателей меньших размеров

Есть несколько других типов конструкций клапанов двигателя.Так называемые золотниковые клапаны состоят из трубки или втулки, которая находится между стенкой цилиндра и поршнем и которая скользит или вращается с приводом от распределительного вала, как и другие клапаны двигателя. Перемещение золотникового клапана приводит к тому, что отверстия, прорезанные во втулке, выравниваются с соответствующими отверстиями в стенке цилиндра в различных точках цикла двигателя, таким образом, функционируя как простой впускной и выпускной клапан двигателя без сложностей, связанных с коромыслами и подъемниками.

Характеристики клапана двигателя

Типовые клапаны двигателя соответствуют параметрам, указанным ниже.Обратите внимание, что эти данные предназначены для информационных целей, и имейте в виду, что параметры, используемые для определения клапанов двигателя, могут варьироваться от производителя к производителю. Понимая спецификации, покупатели получают больше возможностей для обсуждения своих конкретных потребностей с поставщиками клапанов двигателя.

• Диаметр стержня — диаметр стержня клапана двигателя
• Длина штока — расстояние от наконечника штока до головки клапана
• Угол седла — угол среза седла головки клапана, измеренный в угловых градусах, типичные значения находятся в диапазоне 20 ^o — 60 ^o
• Материалы клапана — описывает материал или материалы, используемые для изготовления клапана
• Покрытия — обозначает любые покрытия или обработки поверхности, нанесенные на основной материал клапана, такие как хромирование, нитрид, PVD или керамика, например

Сводка

В этой статье представлен краткий обзор клапанов двигателя, включая то, что они собой представляют, ключевую номенклатуру, принцип их работы, работу клапана, материалы, типы и характеристики.Для получения информации по другим темам обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг.

Уведомления об авторских правах и товарных знаках

1. Tribaloy ^® является зарегистрированным товарным знаком Kennametal, Inc., Latrobe, PA.

Источники:

1. https://www.theengineerspost.com/engine-valves-types/
2. https: // www.aopa.org/training-and-safety/air-safety-institute/valve-safety
3. https://www.howacarworks.com/basics/the-engine-how-the-valves-open-and-close
4. http://grounds-mag.com
5. https://dieselnet.com
6. http://www.federalmogul.com/en-US/OE/Products/Pages/Product-Details.aspx?CategoryId=48&SubCategoryId=191&ProductId=840
7. http://www.ijmerr.com/uploadfile/2015/0409/2015040
   51873.pdf
8. https://www.eaton.com/us/en-us/catalog/engine-valvetrain/engine-valves.HTML
9. http://www.nextech.co.in
10. https://aviamech.blogspot.com/2013/02/piston-engine-valves.html

Другие артикулы клапана

Другие товары из Насосы, клапаны и аксессуары

Клапаны в двигателе — как они работают

Газы поступают в камеру сгорания и выходят из нее через каналы в головке блока цилиндров, называемые порты . 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 открывает каждый клапан — напрямую или через рычажный механизм.Клапаны должны быть синхронизированы с поршнем, чтобы они открывались и закрывались в правильный момент хода поршня. А ремень ГРМ (cambelt по-английски) или цепь ГРМ 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 расположен в круглом отверстии в крыше камеры сгорания. В закрытом состоянии между клапаном и поверхностью, к которой он прижимается, будет плотное уплотнение, известное как седло клапана . Клапан удерживается закрытым за счет пружина клапана который прижимается к диску, прикрепленному к штоку клапана, который называется фиксатор .

Давление, вытесняющее выхлопные газы, сильнее, чем вакуум, втягивающий 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 наполнить легкие, чем их опорожнить. Это означает, что выхлопные газы движутся легче, и поэтому впускные клапаны больше (или их больше), чем впускные клапаны, чтобы обеспечить большую площадь для впускного потока.

Клапан

Сам клапан состоит из круглой головки, соединенной с длинным штоком. Шток проходит в направляющей клапана и гарантирует, что клапан может только двигаться 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, поскольку 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 запрессовано в головку.

Впускные и выпускные клапаны нагреваются во время работы. Это тепло должно рассеиваться, и это тепло в основном передается через поверхность клапана, через седло клапана в головку цилиндров, где оно уносится протекающей охлаждающей жидкостью.Тепло также проходит вверх по штоку и через направляющие клапана попадает 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, потому что 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, жаропрочных 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 движение из стороны в сторону 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, по сути, представляет собой уплотнительное кольцо, которое плотно прилегает к штоку клапана, предотвращая попадание избыточного 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 поддерживает контакт клапана в сборе 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 канавки на штоке клапана, предотвращая скольжение фиксатора вверх по штоку.

Подъемники клапанов

Толкатели клапана , также называемый толкатели клапана или толкатели , представляют собой цилиндрические прокладки, которые устанавливаются между верхней частью штока клапана и выступом кулачка или коромыслом.О них мы подробно 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.

Если клапан изогнут, он не сможет правильно сесть, что приведет к плохому сжатию.В зависимости от силы контакта между поршнем и клапаном направляющая клапана может быть повреждена в дальнейшем.

Клапаны двигателя

— что они делают и как устранять неисправность

Клапаны

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

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

Что такое клапан двигателя?

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

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

— Наконечник

— Паз стопорный

— Филе

— лицевая поверхность седла

— Маржа

— Поверхность горения

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

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

— Нержавеющая сталь

— Сталь низкоуглеродистая

— Никелевый сплав

— Стеллитовый сплав

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

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

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

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

Функция и назначение клапана двигателя

Клапан двигателя предназначен для уплотнения камеры сгорания и ускорения газообмена.

Клапаны

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

В двигателе внутреннего сгорания происходят четыре процедуры, называемые тактами:

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

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

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

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

Всасывание vs.Выпускные клапаны

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

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

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

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

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

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

A Анализ неисправности клапана дизельного двигателя

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

— Замена масла, масляных фильтров и воздушных фильтров.

— Соблюдение правильных интервалов сервисного обслуживания.

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

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

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

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

Изогнутые клапаны дизельного двигателя

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

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

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

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

Клапаны сгоревшего дизельного двигателя

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

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

Признаки отказа клапана двигателя

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

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

— Холодный запуск двигателя: Крышка клапана, покрытая маслом, вытечет через неисправное уплотнение в камеру, вызывая клуб сине-белого дыма из выхлопной трубы.

— Чрезмерный расход масла: Если ваши клапаны в плохом состоянии, проблема может привести к высокому уровню расхода масла.

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

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

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

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

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

Причины сгоревших клапанов включают:

— Горючие газы выходят через клапан в одной точке.

— Неисправный зазор клапана.

— Неправильное уплотнение клапана с седлом клапана головки — скопление нагара может повлиять на уплотнение и вызвать истирание.

— Большое количество ограниченного тепла.

— Недостаточное охлаждение ГБЦ.

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

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

— Возгорание

— Меньше мощности

— пропуски зажигания

— Неровный холостой ход

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

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

Как исправить отказ клапана двигателя

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

— Проверка герметичности клапана или его уплотнительных свойств.

— Очистка системы охлаждения для повышения эффективности.

— Очистка клапанов двигателя от нагара и коррозии.

— Проверка клапанного зазора.

— Использование высококачественного топлива для предотвращения накопления углерода.

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

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

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

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

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

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

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

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

Замена клапана двигателя необходима в следующих случаях:

— Постоянный шум двигателя

— Чрезмерный расход масла

— Значительное повреждение клапана

— Плохая работа двигателя

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

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

2. Снимите прокладку головки блока цилиндров.

3. Снимите клапаны с резьбовых соединений.

4. Провести полную проверку состояния клапанных механизмов.

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

Ваш лучший выбор для клапанов дизельного двигателя

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

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

Двигатель

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

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

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

Основы клапана

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

Дизайн

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

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

Эксплуатация

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

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

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

Смазка

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

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

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

Что такое клапаны в автомобильных двигателях, как они работают?

На протяжении веков многочисленные открытия улучшили мир. Это высказывание ничем не отличается, когда речь идет об автомобильных двигателях. Автомобильные двигатели в современном мире надежны, эффективны и обладают большей адаптивностью и разнообразием, чем в старые времена.При надлежащем уходе и внимании автомобильные двигатели могут сохраняться в течение многих лет. За счет разработки и усовершенствования автомобильных двигателей автомобильные компании дополнительно улучшили и усилили основные параметры этих двигателей. Клапаны в автомобильном двигателе играют очень важную роль в этом отношении.

Роль современных клапанов в автомобильных двигателях

Люди, должно быть, часто слышали термин «получение работы клапана». Однако в старину этот термин использовался чаще, потому что более ранние автомобили постоянно нуждались в регулировке и ремонте клапанов.Эта проблема может возникнуть, если у кого-то до сих пор есть этот классический винтажный автомобиль. Однако с клапанами двигателей автомобилей нового поколения таких проблем нет.

Клапанные механизмы современных автомобильных двигателей практически безотказны. В настоящее время вы редко слышите о проблеме с клапанами в автомобильных двигателях, поскольку двигатели с верхним распределительным валом в клапанах современных автомобильных двигателей содержат меньшие элементы, которые могут разрушиться или создать проблемы. В предыдущую эпоху клапаны в автомобилях имели различные элементы, такие как толкатели, негидравлические подъемники и клапан двигателя, которые в целом могли создать постоянную проблему.

Какие клапаны в двигателях автомобилей?

Клапаны в автомобильных двигателях — это механические элементы, используемые в двигателях внутреннего сгорания для обеспечения или уменьшения движения газа или жидкости назад и вперед от цилиндров или камер сгорания во время работы двигателя автомобиля. Клапан двигателя автомобиля технически работает так же, как и многие другие типы клапанов.

Клапаны в двигателях ограничивают или пропускают поток любой жидкости. Однако клапаны в автомобильном двигателе имеют полностью автоматизированный механизм, который согласован с другими элементами двигателя, такими как коромысла, для разблокировки и блокировки в правильном порядке и в точное время.Это также может быть своего рода регулирующий клапан, который используется для инокуляции воздуха в качестве элемента направления истечения и рециркуляции выхлопных газов в автомобилях.

Автомобильные двигатели знакомы с многочисленными типами двигателей внутреннего сгорания, независимо от того, работают ли они с горючими веществами, такими как бензин, дизельное топливо, бензин, керосин, пропан (LP) или природный газ (CNG). Типы автомобильных двигателей различаются количеством цилиндров, находящихся в камере сгорания, и помогают в выработке энергии за счет воспламенения топлива.

Они также различаются по типу работы (4-тактный или 2-тактный) и по расположению клапанов в двигателе автомобиля. Пара клапанов двигателя используется для каждого цилиндра в каждом автомобильном двигателе; впускной (или абсорбционный) клапан и выпускной клапан.

Работа клапанов в автомобильных двигателях

В четырехтактных или четырехтактных двигателях внутреннего сгорания в двигателях автомобилей используются клапаны двух основных типов . Эти клапаны известны как выпускной клапан и впускной клапан .

Впускные клапаны откручиваются, чтобы обеспечить перемещение воздуха или горючей смеси в цилиндр двигателя автомобиля, что происходит перед зажиганием и сжатием. С другой стороны, выпускной клапан откручивается, чтобы обеспечить выброс газов, которые используются в процессе сгорания после зажигания.

В обычном режиме коленчатый вал с поршневым креплением в двигателе соединен с распределительным валом как компонент системы клапанов двигателя автомобиля. Когда коленчатый вал движется, его действия далее передают движение к распределительному валу с помощью ремня ГРМ, цепи ГРМ или других запряженных устройств.

Синхронизация и выравнивание положения распредвала (который определяет место клапанов для цилиндра) и коленчатого вала (который обеспечивает место поршня в цилиндре) чрезвычайно важны для работы двигателя высокого класса, а также препятствовать вмешательству клапанов и поршней в двигателях с огромной компрессией. Во время впускного патрубка поршень впускного цилиндра поворачивается вниз, когда впускной или впускной клапан откручивается.

Движение поршня создает отрицательную силу, которая позволяет горючему или воздуху вливаться в цилиндрический цилиндр.Сразу после того, как поршень попадает в самую глубокую точку ствола (также воспринимаемую как нижнюю мертвую точку), впускной клапан закрывается.

Во время цикла сжатия впускной клапан закрывается, чтобы изолировать цилиндр, поскольку поршень ускоряется в цилиндре до самого верхнего положения, что сужает топливную или воздушную смесь до небольшого размера.

Это действие сжатия способствует созданию огромной силы на поршне, когда горючее воспламеняется, наряду с предварительным нагревом компаунда для обеспечения эффективного воспламенения горючего.

Позже во время энергетического цикла горючая или воздушная смесь сгорает, что вызывает извержение, которое толкает поршень назад ниц к самой глубокой точке и сдвигает химическую энергию, высвобождаемую при воспламенении воздуха и горючей смеси, в круговое движение коленчатого вала .

Поршень снова начинает движение вверх в цилиндре во время цикла выпуска. Однако, когда выпускной клапан открывается, впускной клапан всегда остается закрытым. Сила, создаваемая поршнем, дополнительно выталкивает выхлопные газы из ствола с помощью выпускного клапана и направляет их к выпускному коллектору.

Выхлопная система прикреплена к выпускному коллектору и содержит набор труб, которые включают кожух для подавления шума двигателя и систему каталитического нейтрализатора для управления излучением от зажигания турбины.

Выпускной клапан начинает закрываться, а впускной клапан начинает разблокироваться, как только поршень приближается к самой верхней точке цилиндра в серии выпуска. Процесс впуска и выпуска начинается заново. Вы должны понимать, что силы цилиндра на впуске помогают удерживать впускной клапан разблокированным, а огромная сила в раунде сжатия дополнительно помогает удерживать оба клапана запечатанными.

В автомобильных двигателях с различными цилиндрами соответствующие четыре серии выполняются синхронно и последовательно в каждом цилиндре, так что двигатель определяет постоянный динамизм и дополнительно снижает шум и колебания.

Расположение поршня, клапана и горения достигается с помощью четко определенного технического чертежа и электрической синхронизации знаков горения на искровых соединениях, которые воспламеняют воздух и горючий композит.

Знаете ли вы, что бывают разные типы колес?

Движение клапанов в двигателях автомобилей

Движение клапанов в двигателях автомобилей регулируется с помощью распределительного вала двигателя.Распределительный вал двигателя содержит последовательность узлов или кулачков, которые способствуют созданию прямого движения клапана от вращения распределительного вала. Количество кулачковых узлов на распредвале эквивалентно количеству клапанов в двигателях.

Когда положение распредвала находится в головке цилиндра, это распознается как конструкция верхнего кулачка (OHC). Напротив, когда распределительный вал расположен в блоке двигателя, это известно как конструкция верхнего клапана (OHV).

Основной сдвиг клапанов двигателя за счет крепления кулачка на рычаге или толкателе создает привод, который давит на шток клапана и дополнительно сжимает пружину клапана.Это действие устраняет натяжение пружины, удерживающее клапан в закрытом состоянии.

При вращении штока клапана клапан поднимается из положения в головке цилиндра и откручивается. Как только кулачковый узел перемещается и распределительный вал поворачивается, эксцентриковая часть больше не находится в прямом соединении с толкателем или рычагом; натяжение пружины герметизирует клапан, когда шток клапана движется к центральному положению кулачкового узла.

Сохранение зазора между коромыслом или кулачком и штоком клапана исключительно важно для обычного функционирования клапанов в автомобилях.Требуется небольшая очистка, чтобы элементы из сплава работали хорошо, так как при работе турбины возникает тепло.

Определенные условия очистки различаются от двигателя к двигателю. Если вы не соблюдаете надлежащее техническое обслуживание или правильный зазор, клапаны в автомобильных двигателях могут столкнуться с серьезными проблемами, связанными с работой двигателя.

Если очистка клапана слишком высока, в этом случае клапаны разблокируются позже обычного времени и закроются быстро. Эта проблема может снизить производительность двигателя и повысить уровень шума двигателя.

Точно так же, если очистка клапана слишком короткая, клапаны в двигателях не закроются полностью, что приведет к ухудшению компрессии. Современный автомобильный сектор производит регулируемые давлением и автоматические клапаны в рычагах автомобилей, которые являются самовозмещающимися и дополнительно снижают потребность в замене очистки клапанов.

Усовершенствованные автомобильные двигатели могут использовать различное количество клапанов на баррель, в зависимости от плана и администрации. Более миниатюрные автомобильные двигатели состоят из отдельных клапанов в двигателях и имеют только один впускной и выпускной клапаны.Напротив, двигатели больших или многоосных транспортных средств вмещают до 4, 6 или 8 цилиндров, и в этих двигателях может использоваться около 4 или 5 клапанов на каждый цилиндр.

Это может вас заинтересовать: Evolution of Cars

Типы клапанов двигателя

Помимо разграничения клапанов в двигателях по их функциям (функция выпуска и впуска), существуют различные типы клапанов двигателя, которые существуют в зависимости от по макету и используемым элементам. Основными типами клапанов являются:

Монометаллические клапаны:

Как следует из названия, они сделаны из единственного элемента, который образует как головку клапана, так и шток клапана.Такие клапаны в двигателях обеспечивают великолепную защиту от огня, а также обладают неизмеримыми противоизносными свойствами.

Биметаллические клапаны:

Кроме того, они считаются двухсплавными клапанами двигателя. Эти клапаны в автомобилях создаются путем объединения двух отдельных элементов с использованием метода шлифовальной сварки для производства клапана двигателя, который имеет твердый раствор стали на крышке клапана и мартенситный металл для ствола клапана.

Характеристики каждого стального элемента могут соответствовать требуемому объекту.Прочный стальной металл в верхней части клапана обеспечивает отличную защиту от тепла и ржавчины. С другой стороны, мартенситный элемент на стволе клапана увеличивает пластичную прочность и защищает от грубых повреждений.

Полые клапаны

Они сделаны с уникальным биметаллическим клапаном, который включает глубокую яму, заполненную натрием. Его глубокая конструкция способствует более заметному замещению энергии в штоке клапана по сравнению с клапанами со сплошной структурой, поскольку мартенситный элемент ствола является более качественным проводником тепла, чем цельный стальной элемент крышки.

Глубокие клапаны в высшей степени подходят для применения в современных автомобильных двигателях, которые передают более высокий потенциал из менее плотных конфигураций двигателей, поддерживающих более высокие температуры выхлопных газов, с которыми твердые клапаны в автомобилях не могут справиться. Эти более высокие температуры выхлопных газов являются результатом множества обстоятельств, в том числе:

• Тоска по скудному методу сжигания, уменьшающему воздействие парниковых газов.
• Конфигурации двигателей с огромной степенью сжатия и более мощными силами сгорания повышают производительность.

В двигателе автомобиля существуют различные типы клапанов. Крытые автомобильные клапаны состоят из трубы или крышки, которая расположена между поверхностью цилиндра и поршня, который либо вращается, либо скользит, когда он приводится в действие распределительным валом вместе с другими клапанами в двигателях.

Действие закрытого клапана приводит к тому, что отверстия, вырезанные в крышке, совпадают с аналогичными отверстиями на поверхности ствола в различных точках движения двигателя. Этот процесс выполняется легко, без сложностей, связанных с рычагами и коромыслами.

Клапаны — это механические устройства, регулирующие поток в двигателе. Они бывают нескольких типов и играют важную роль в работе двигателя, особенно тех, которые работают на таком топливе, как керосин, бензин, СПГ и пропан. Клапаны в автомобилях испытывают огромное давление, и ни один автовладелец не должен игнорировать их затруднения.

Если проблема игнорируется, в дальнейшем она может превратиться в более серьезные и дорогостоящие затруднения. Эти проблемы с клапанами в двигателе легко устранить с помощью надлежащего обслуживания.Клапаны в двигателях необходимо всегда проверять и регулярно смазывать, а если проблема не исчезнет, ​​вы должны проконсультироваться со специалистом.

Типы, работа, механизм клапана [объяснение]

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

Клапаны двигателя и типы клапанов двигателя

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

Впускной клапан

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

Выпускной клапан

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

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

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

Типы клапанов двигателя

Существует 3 различных типа клапанов двигателя следующим образом:

• Тарельчатый клапан
• Рукавный клапан
• Поворотный клапан

1.Тарельчатый клапан

Его также называют грибовидным клапаном из-за своей формы. Он используется для контроля времени и количества потока газа в двигатель. Это наиболее широко используемый клапан в автомобильном двигателе. Тарельчатый клапан получил свое название из-за его движения вверх и вниз.

Состоит из головки и стержня. Поверхность клапана обычно под углом от 30 ° до 45 ° идеально отшлифована, так как она должна совпадать с седлом клапана для идеального уплотнения. Шток имеет канавку для фиксации пружинного фиксатора, а его конец находится в контакте с кулачком для движений клапана вверх и вниз.В выхлопе перепад давления помогает герметизировать клапан. Во впускных клапанах перепад давления помогает его открыть.

2. Гильзовой клапан

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

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

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

Преимущества : Эти клапаны просты по конструкции и бесшумны в эксплуатации. Шум возникает из-за отсутствия деталей, создающих шум, таких как кулачки клапана, коромысло, толкатели и т. Д., Рукавный клапан имеет меньшую склонность к детонации. Охлаждение очень эффективное, поскольку клапан соприкасается с водяными рубашками.

3. Поворотный клапан

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

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

Типы клапанных механизмов двигателя

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

По расположению клапанов, клапанный механизм бывает двух типов:

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

Зазор между толкателем клапана

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

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

Зазор клапана и толкателя зависит от следующих факторов:

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

Гидравлический подъемник клапана

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

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

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

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

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

Эксцентриковое коромысло

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

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

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

Клапан охлаждения

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

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

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

Клапан с натриевым охлаждением

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

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

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

---

Вот и все, спасибо за чтение. Если у вас есть какие-либо вопросы или сомнения по поводу «Клапаны двигателя », сообщите нам в комментариях. Поделитесь этой статьей, если она того стоит.

Читать далее:

Как долго служат клапаны двигателя?

Потратьте достаточно времени на разговоры с автолюбителями и девушками-машинистами, и в конце концов вы, вероятно, услышите, как они что-то говорят о работе клапана — работе клапана, шлифовке многоугольных клапанов и так далее.

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?

Во-первых, давайте начнем с быстрого 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, мчась в своей масляной ванне, редко когда икают. Однако, если клапаны установлены даже немного не в соответствии с требованиями или рассчитаны на открытие и закрытие с малейшим отклонением от технических требований, 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 нескольких плохих вещей, которые могут случиться с клапаном двигателя, и почему:

• Примеси в металле, из которого изготовлен клапан, вызывают его поломку или деформацию под нагрузкой
• Низкокачественное производство приводит к повреждению клапана при завод
• Грязное масло вызывает износ клапанов, снижая компрессию двигателя
• Неисправные пружины клапанов или другие детали вызывают заедание клапанов, что может привести к их повреждению поршнями
• Аномально высокая рабочая температура (например, из-за слишком высоких оборотов или резких колебаний). привод) обжигает выпускные клапаны, что приводит к поломке из-за теплового напряжения
• Неправильная синхронизация или обрыв ремня газораспределительного механизма приводит к контакту с поршнем, изгибу и поломке клапанов
• Клапаны, направляющие, уплотнения или другие детали изменяются без проверки правильных размеров и углов — изгиб или возможна 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 оригинальном руководстве пользователя или в одной из многих книг по ремонту для конкретных моделей, доступных в магазинах автозапчастей и в Интернете).