Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

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

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 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

Вопросы и ответы:

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

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

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

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

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.

Как выбрать впускные и выпускные клапаны

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

Материалы и конструктивные особенности

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

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

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

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

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

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

Назначение и особенности впускных и выпускных клапанов

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

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

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

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

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

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

Коротко о тепловом зазоре

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

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

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

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

Признаки неисправности клапанов

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

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


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

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


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

Выбор новых клапанов и экскурс по производителям

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

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

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

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

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

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

Вывод

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


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.

Дефектовка клапанов

Исправные клапаны должны быстро и надёжно уплотнять камеру сгорания, выдерживать большие перепады температур и иметь хорошую износостойкость для обеспечения долговечности двигателя. Выход клапанов (или даже одного клапана) из строя приводит к нарушению работы двигателя. А в самом тяжёлом случае — к разрушению поршня, цилиндра или головки блока. Поэтому тщательная дефектовка клапанов очень важна при ремонте мотора.

Дефект 1. Сильный износ, задиры и царапины на стержне клапана.

Причины:

  • Работа двигателя с недостаточным уровнем масла в картере.
  • Работа двигателя на некачественном или грязном масле.
  • Сильный перегрев, приводящий к разжижению масла.
  • Попадание в масло топлива (бензина или дизтоплива) и, как следствие, разжижение масла.

Действия:

  • Ремонт головки блока: замена направляющих втулок и клапанов, правка седёл клапанов. Проверка системы смазки, масляного насоса и при необходимости ремонт или замена масляного насоса. Чистка, промывка и продувка масляных каналов блока цилиндров и головки блока. Применение моторного масла надлежащего качества и регулярная, в предписанные производителем сроки, замена моторного масла и фильтра. Проверка системы охлаждения и при необходимости её ремонт. Проверка и при необходимости ремонт системы питания.

Дефект 2. Износ (выработка и раковины) на рабочей фаске тарелки клапана. Трещины и прогары тарелки клапана.

Причины:

  • Перегрев двигателя.
  • Неверно установленное опережение зажигания.
  • Неотрегулированный зазор в клапанном механизме.
  • Дефекты гидрокомпенсаторов.
  • Дефекты и повреждения деталей газораспределительного механизма (толкателей, штанг, коромысел, распредвала, приводных шестерён).
  • Неверно установленные фазы газораспределения.

Действия:

  • Если выработка фаски клапана невелика — возможна шлифовка фаски. При прогарах или сильном износе — замена повреждённого клапана. Правка седла клапана обязательна в любом случае. Проверка, регулировка и при необходимости ремонт или замена деталей газораспределительного механизма. Замена гидрокомпенсаторов. Проверка системы охлаждения и при необходимости её ремонт. Проверка и при необходимости ремонт системы питания. Проверка и при необходимости ремонт системы зажигания.

Дефект 3. Изгиб стержня клапана. Повреждения (трещины и забоины) канавок под сухари.

Причины:

  • Попадание в цилиндр посторонних предметов.
  • Разрушение ремня или цепи привода газораспределительного механизма.
  • Неверно установленные фазы газораспределения.

Действия:

  • Замена повреждённого клапана, замена повреждённой направляющей втулки, правка седла клапана. Проверка, регулировка и при необходимости замена или ремонт других деталей клапанного механизма.

Примечание: Как правило, в результате описанных причин происходит соударение поршней и клапанов, что приводит к повреждению направляющих втулок, а также поршней, гильз цилиндров и головки блока цилиндров. В большинстве случаев необходима дефектовка указанных деталей и узлов.

Дефект 4. Повреждения (износ и деформация) торца стержня клапана.

Причины:

  • Неотрегулированный зазор в клапанном механизме.
  • Дефекты гидрокомпенсаторов.
  • Дефекты и повреждения деталей привода клапанов (толкателей, штанг, коромысел).
  • Неверно установленные фазы газораспределения.

Действия:

  • При незначительных повреждениях возможна шлифовка торца клапана. В противном случае — замена клапана. Проверка, регулировка и при необходимости замена или ремонт других деталей газораспределительного механизма.
Двигатель

: основы 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. сила.

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

Основные положения клапана

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

Проект

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

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

Эксплуатация

Во время работы двигателя клапан обычно закрыт, удерживаемый пружиной. Когда кулачок вращается, клапан открывается. Для впускных клапанов это позволяет воздушно-топливной смеси попадать в цилиндр. Как только смесь оказывается в цилиндре, кулачок продолжает вращаться, 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 может быть обработано, 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 напрямую или 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 низким 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!

Технология регулируемых клапанов и ее функции в автомобиле

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

CNET

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

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

6:39

Что делают клапаны

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

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

VW

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

Как работают клапаны

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

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

MAT Foundry Group

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

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

Время

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

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

CNET

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

Подъемник

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

Продолжительность

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

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

CNET

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

Создание всех этих переменных

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

Регулируемая синхронизация

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

В частности, это позволило Porsche изменять синхронизацию впускных клапанов относительно положения поршней в цилиндре, а также синхронизацию выпускных клапанов. Это нечеткое, но выше заводское изображение того, как VarioCam изменяет время впускных клапанов. В большинстве современных автомобилей с бензиновым двигателем сейчас используются некоторые техники для изменения фаз газораспределения.

Регулируемый подъемник

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

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

Переменная длительность

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

Будущее

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

Или вы просто сядете на электромобиль и забудете про всю эту ерунду.

Конструкция клапанов двигателя

| Строительство автомобилей

Клапаны двигателя предназначены для открытия и закрытия впускных и выпускных отверстий.При открытии впускного клапана воздушно-топливная смесь поступает в цилиндры . А когда открывается выпускной клапан, сгоревшие газы удаляются. Клапан является элементом Клапан механизма .

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

Типы клапанов

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

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

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

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

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

Материал клапана двигателя

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

Размеры клапанов

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


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

Формула диаметра клапана

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

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

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

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

В результате клапаны в головке блока цилиндров являются жизненно важными компонентами двигателя и подвергаются огромным нагрузкам.
Итак, клапаны автомобильных двигателей предназначены для открывания и закрывания в определенные моменты.

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

Клапаны автомобильного двигателя, которые позволяют выходить газам, — это выпускные клапаны.

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

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

(OHV) Клапаны двигателя приводятся в действие толкателями

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

(OHC) Клапаны двигателя работают на ковшах

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

Впускные клапаны предназначены для работы с холодными газами низкого давления и низкой плотности.
Выпускные клапаны предназначены для работы с горячими газами высокого давления и высокой плотности.
Клапаны автомобильного двигателя

Поврежденные клапаны автомобильного двигателя могут привести к:

Клапаны автомобильных двигателей — как они могут выйти из строя

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

Клапаны сгоревшие

Наиболее вероятно возгорание выпускных клапанов. Потому что они горячее, чем воздухозаборники. Следовательно, газы сгорания выходят между клапаном и его седлом. В результате горячие газы сгорания проходят через клапан; который начинает прожигать край клапана.

Сгоревший выпускной клапан

Таким образом, сгоревший выпускной клапан приведет к ухудшению рабочих характеристик вашего автомобиля и снижению расхода топлива.Следовательно, грубый холостой ход, пониженная мощность, обратное зажигание и пропуски зажигания — все это симптомы сгоревших клапанов. Поступая воздух и топливо, охладите впускные клапаны. В результате они работают при гораздо более низкой температуре.

Коленчатые клапаны

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

Изогнутые клапаны

Изогнутые клапаны выше являются результатом износа ремня ГРМ, который оборвался. Ваш ремень ГРМ не работает вечно, и его необходимо заменить; в соответствии с инструкциями производителя по обслуживанию. Замена ремня ГРМ — дешевая страховка от дорогостоящего повреждения двигателя. То же самое может сделать и заклинивание клапанов из-за отложений нагара.

Как охлаждаются клапаны автомобильных двигателей

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

Обработка седел клапана для обеспечения надлежащего контакта

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

Испытания клапана
Негерметичные клапаны автомобильного двигателя Проверка герметичности клапанов

Проверка герметичности цилиндра — отличный способ точно определить, где возникают проблемы, до разборки двигателя.Прислушиваясь к тому, где выходит воздух, можно на слух выявить проблему.

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

Сколько клапанов у вас может быть
Конструкция многоклапанного двигателя обычно имеет три, четыре или пять клапанов на цилиндр для достижения улучшенных характеристик. Многоклапанный
Трехклапанный ГБЦ

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

Головка блока цилиндров четырехклапанная

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

Головка блока цилиндров пятиклапанная

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

Заключение

Итак, если ваш двигатель поддается ремонту, то проблемы с клапанами — это одна вещь, которую вы не должны игнорировать. Ремонт клапана сегодня может спасти ваш двигатель. Потому что в будущем они могут обернуться еще более серьезными и дорогостоящими проблемами. Однако их легко предотвратить или, по крайней мере, отсрочить при надлежащем обслуживании двигателя. Наконец, регулярно меняйте масло.И оперативно устраняйте любые другие проблемы с двигателем.

Спасибо!

Каков срок службы клапанов 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 — дело серьезное. 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:

  • Загрязнения металла, из которого изготовлен клапан, вызывают его поломку или деформацию под нагрузкой
  • Низкое качество изготовления приводит к неисправному клапану. 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 привод) обжигает выпускные клапаны, что приводит к поломке из-за теплового напряжения
  • Неправильный выбор времени или обрыв ремня газораспределительного механизма приводит к контакту с поршнем, изгибу и поломке клапанов
  • Клапаны, направляющие, уплотнения или другие детали модифицируются 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).Еще одна вещь, которую вы можете сделать — и это не должно вызывать удивления — это регулярно менять масло и немедленно проверять все необычное, например, утечку масла или горение.

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

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

Отказ клапана двигателя


Home, Библиотека по ремонту автомобилей, Автозапчасти, Аксессуары, Инструменты, Руководства и книги, Автомобильный БЛОГ, Ссылки, Индекс


Ларри Карли, авторское право 2019 AA1Car.com

Никто не хочет проблем с двигателем, таких как расход масла, утечка компрессии, клапанный механизм шум или полный отказ клапана. Поэтому необходимо приложить все усилия, чтобы убедиться, что все изношенное или поврежденное было заменено или отремонтировано при восстановлении головки блока цилиндров.Но иногда проблемы с клапанами все равно возникают и приводят к дорогостоящим возвратам.

Как избежать таких неприятностей? Поняв причины неисправности клапана и убедившись, что вы ничего не пропустили при замене и ремонте клапанов, седел, направляющих и остальных компонентов клапанного механизма.

Работа клапана может оказаться сложной задачей при восстановлении двигателя по нескольким причинам. Во-первых, это требует абсолютной точности. Достаточно близко — недостаточно. Если допуски не точны и геометрия клапанного механизма не правильная, у вас будут проблемы.Гарантированно.

Работа клапана также требует внимания к деталям. Речь идет о изношенных деталях, которые кажутся нормальными, но не требуют ремонта или замены. Лучший совет здесь: «Если сомневаешься, выбрось это». Несоблюдение требований к состоянию штоков клапанов, направляющих, держателей, фиксаторов, пружин, коромысел и толкателей может привести к проблемам. Не проверяя такие детали, как установленная высота штока клапана, высота установленной пружины, зазор между штоком и направляющей, ширина седла и контакт, выравнивание коромысла и т. Д., Вы получите каждый раз.

Более того, работа клапана часто требует определенной детективной работы. Чтобы решить проблему с клапаном, вы сначала должны выяснить, что ее вызвало.

Замена сломанного клапана, например, не решит проблему, если основной причиной является несоосность между направляющей клапана и седлом. Если не исправить несоосность, новый клапан тоже выйдет из строя, так как изгиб вызывает его усталость и поломку.

Замена сгоревшего клапана не решит проблему сжатия, если основная причина — горячая точка в головке блока цилиндров.Если горячая точка не устранена, новый клапан станет горячим и тоже сгорит.

Замена изношенной направляющей путем установки новой, гильзы или клапана с большим штоком не решит проблемы с расходом масла, если износ направляющей является результатом чрезмерного бокового трения штока клапана из-за смещения коромысла. Если не отрегулировать высоту штанги, ремонт направляющей продлится недолго.

Вот почему так важно проанализировать причину проблемы, прежде чем пытаться ее исправить. Сломанные или сгоревшие клапаны, а также изношенные или ослабленные направляющие, треснувшие или ослабленные седла и подобные повреждения клапанного механизма часто являются конечным результатом цепной реакции событий.Одна проблема приводит к другой и, в конечном итоге, к отказу клапана. Так что замена деталей, не понимая, почему они вышли из строя, — это вообще не решение.

Чтобы избежать проблем, связанных с клапанами, в будущем выполните следующие действия:

1. Проанализируйте степень износа, а также характер износа в головке и компонентах клапанного механизма при разборке головки. Тщательный осмотр должен выявить любые ненормальные условия или образцы износа, указывающие на дополнительные проблемы.

2. Осмотрите каждый компонент клапанного механизма и головки, чтобы все изношенные или поврежденные детали можно было идентифицировать и заменить или отремонтировать.

3. Внимательно следите за качеством продукции, чтобы ремонтируемые детали были выполнены правильно.

4. Обратите внимание на технические характеристики, критические размеры и геометрию коромысла, чтобы обеспечить надлежащую повторную сборку.


ДЕФЕКТЫ КЛАПАНА ДВИГАТЕЛЯ

Клапан может выйти из строя по многим причинам. Неисправные клапаны — это то, о чем никто особо не говорит, но он считается второй причиной отказов клапанов. Термические и механические перенапряжения — номер один.

Одно исследование, проведенное ведущим производителем клапанов, показало, что 1 из каждых 5 (20,7%) отказов клапана произошел из-за дефектов самих клапанов!

Это конкретное исследование было опубликовано более десяти лет назад, и хотя те же самые основные сплавы и производственные процессы, которые использовались тогда, используются до сих пор, контроль качества прошел долгий путь. Производственное оборудование с ЧПУ (числовое управление с компьютерным управлением) и статистический контроль процесса во многом помогли исключить человеческую ошибку в производственном процессе.Но, как и у любого другого компонента массового производства, дефекты иногда проскальзывают. Так что не исключайте неисправные клапаны как возможную причину преждевременного выхода клапана из строя.

Дефекты включают наличие металлургических примесей и включений в металле, которые ослабляют клапан, дефекты ковки, которые оставляют микроскопические трещины, поры или расслоения в металле, которые приводят к поломке, дефектные сварные швы между штоками и головками в двухсекционных клапанах, которые могут позволяют головке разделять дефектные сварные швы в клапанах с полым штоком, которые могут привести к поломке, неправильную термообработку, которая не приводит к полной затвердеванию или отжигу клапана, что приводит к быстрому износу, ошибки обработки, приводящие к неправильным размерам или качеству поверхности, которые могут вызывать все виды проблем, если они не были обнаружены до установки, и плохой адгезии хромового покрытия, которое позволяет защитному покрытию отслаиваться от штока.

Поэтому лучший способ убедиться в том, что используемые вами новые клапаны не имеют дефектов, — это (1) проверить клапаны, чтобы убедиться, что допуски находятся в пределах спецификаций (диаметр штока, конус штока, общая длина и т. Д.) И отсутствуют явные дефекты (зазубрины, ямки, микротрещины и т. д.) и (2) приобретайте клапаны у надежного поставщика. Один клапан очень похож на другой, поэтому нельзя судить о качестве только по внешнему виду. Низкая цена может быть привлекательной, но если клапан не выдерживает нагрузку, где можно сэкономить? Так что не рискуйте приобретением клапанов низкого качества от сомнительных поставщиков, которые в конечном итоге могут обойтись вам гораздо дороже, чем то, что вы сэкономили на самих клапанах.Покупайте у поставщика с хорошей репутацией, который поддерживает их продукцию.

ПОЧЕМУ КЛАПАНЫ ДВИГАТЕЛЯ ОТКАЗЫВАЮТСЯ

Любой клапан со временем изнашивается, если проехать достаточно миль. Но многие клапаны прекращают работу задолго до этого из-за возгорания или поломки.

Давайте сначала поговорим о прожиге. Наиболее вероятно возгорание выпускных клапанов, поскольку они нагреваются сильнее, чем воздухозаборники. Впускные клапаны охлаждаются поступающим воздухом и топливом и, следовательно, работают при температуре около 800 градусов по Фаренгейту. С другой стороны, выпускные клапаны не получают такого охлаждения и продуваются горячими газами сгорания, когда они выходят через выпускное отверстие.Выпускные клапаны в среднем работают при температуре от 1200 до 1350 градусов по Фаренгейту, что делает их гораздо более уязвимыми к эрозии и возгоранию, чем впускные. Более высокая рабочая температура требует более жесткого сплава, поэтому выпускные клапаны обычно изготавливаются из нержавеющей стали или имеют головки из нержавеющей стали (обычно сплав 21-2N или 21-4N с высоким содержанием хрома и никеля). Для тяжелых условий эксплуатации бензиновых и дизельных двигателей, где нагревание является еще большей проблемой, может потребоваться прочное покрытие из стеллита (кобальтовый сплав) на поверхности выпускного клапана для контроля износа.

Впускной и выпускной клапаны полагаются на физический контакт с седлом клапана и направляющей для охлаждения. Около 75% тепла сгорания, которое отводится от клапана, проходит через седло, поэтому хороший контакт седла важен для предотвращения возгорания. Оставшиеся 25% тепла рассеиваются вверх через шток клапана и наружу через направляющие. В тяжелых условиях эксплуатации полые штоки клапанов, заполненные натрием, иногда используются для отвода еще большего тепла через штоки для облегчения охлаждения. Если клапан не получает должного охлаждения, он может перегреться, сгореть и выйти из строя.


Выпускной клапан (меньший из двух клапанов) в этом двигателе перегрелся и потерял кусок металла, что привело к потере компрессии в цилиндре. Также обратите внимание, что вышедший из строя выпускной клапан того же цвета, что и впускной. На «хорошем» выпускном клапане, который герметизирует и удерживает сжатие, обычно остаются отложения золы белого или коричневого цвета.

Все, что препятствует охлаждению клапана или создает дополнительный нагрев в клапане или головке, может привести к преждевременному выходу клапана из строя.Накопление отложений на поверхности и седле клапана может иметь изолирующий эффект, замедляющий охлаждение и вызывающий нагрев клапана. То же самое может и плохой контакт между клапаном и седлом, если седло слишком узкое, неконцентрическое или не квадратное. Если отложения накапливаются в одном месте или отслаиваются в другом, это может привести к утечкам, которые создают горячие точки на клапане и приводят к «образованию каналов» (канавки размываются или прожигаются в клапане).

Слабые пружины или недостаточный зазор клапана также могут помешать хорошему контакту клапана с седлом и привести к чрезмерному нагреванию клапанов.Неплотное седло или плохо подогнанная направляющая также могут препятствовать передаче тепла к голове и способствовать возникновению ожогов.

Несоблюдение установленной высоты клапана при работе с клапаном может привести к ожогу. Когда клапаны и седла отшлифованы или разрезаны, клапаны попадают в головку глубже, чем раньше. Это приводит к тому, что штоки выступают выше, что изменяет геометрию коромысла и может привести к потере зазора клапана при нагревании двигателя. Два двигателя, в которых возникла эта конкретная проблема, — это двигатель Ford 2300 OHC и заднеприводная версия Mitsubishi 2.6L (с гидравлическими регуляторами зазора). Если правильная геометрия не может быть восстановлена ​​путем шлифования кончиков штоков клапанов (не более чем примерно 0,010 максимум или вы рискуете протереть упрочненный слой), седла следует заменить на правильную установленную высоту (дорогостоящее исправление. но дешевле камбэка). Другой вариант — установить клапаны с головками немного завышенного размера (0,030 дюйма), которые располагаются выше на седле, чтобы компенсировать механическую обработку седла.

Рецессия клапана может вызвать такую ​​же проблему.По мере того как седла изнашиваются, а клапаны уходят в головку, клапан клапана теряется. В конце концов, люфт почти не остается, и клапан плохо контактирует с седлом, перегревается и горит. Спад клапана, как правило, представляет собой большую проблему для старых двигателей, в которых отсутствуют жесткие седла клапана и которые используются в тяжелых грузовых автомобилях, морских, сельскохозяйственных или промышленных приложениях. Лекарство здесь — установка жестких сидений. Стеллитовые клапаны или клапаны с твердым покрытием также могут потребоваться, если на клапанах имеются признаки эрозии.

Проблемы с охлаждением в самом двигателе могут привести к заклиниванию клапана и возгоранию, если рабочая температура станет слишком высокой.Низкий уровень охлаждающей жидкости, неисправный термостат, слабый водяной насос, засорение радиатора, неисправный вентилятор системы охлаждения или переключатель вентилятора и т. Д. — все это может привести к перегреву двигателя. Это, в свою очередь, вызывает набухание штоков клапана, что может привести к их истиранию или застреванию в направляющих при недостаточном зазоре. Если клапан заедает в открытом положении, он может сгореть или разрушиться, если ударит по поршню.

Засорения, вызванные литьем внутри головки или прокладкой головки, у которой нет правильных отверстий для охлаждающей жидкости, могут привести к образованию горячих точек, которые могут вызвать проблемы с клапаном и направляющей.То же самое может и накипь внутри головы, которая мешает хорошей теплопередаче.

Клапаны также могут перегреться из-за повышенных температур сгорания. Такие факторы, как задержка опережения зажигания, обедненные топливные смеси (часто из-за утечки вакуума), детонация (из-за слишком сильного сжатия или топлива с низким октановым числом) или преждевременное зажигание (из-за горячих точек, вызванных отложениями в камере сгорания или слишком горячей свечой зажигания). все играют здесь роль. Точно так же ограничения выхлопа, такие как засоренный каталитический нейтрализатор или раздавленная труба, могут привести к нагреву клапанов.


Когда головка этого клапана устала и отломилась, она застряла в верхней части этого кованого поршня.
Если бы это был литой поршень, он разлетелся бы вдребезги и, возможно, весь двигатель!

ОБРЫВ КЛАПАНА ДВИГАТЕЛЯ

Обрыв, который является другим основным типом отказа клапана, может произойти как с впускными, так и с выпускными клапанами. Клапаны ломаются в одном из двух мест, где головка соединяется со штоком или где стопорная канавка (и) врезана в конец штока.В любом случае поломка — плохая новость, потому что осколки падают в камеру сгорания и наносят ущерб поршню и головке.

Причины поломки головки включают усталостное разрушение из-за изгиба клапана (из-за неправильной посадки, из-за которой шток изгибается каждый раз при посадке), ударов (из-за чрезмерного зазора клапана), растяжения (из-за чрезмерного нагрева и / или оборотов в минуту) и термического воздействия. шок (резкие перепады температуры, как при резком выключении сильно нагруженного двигателя). В случае двухкомпонентных клапанов соединение между штоком и головкой является местом, где клапан часто трескается и отделяется не потому, что клапан неисправен (хотя плохой сварной шов может быть фактором), а потому, что эта область сильно нагружена из-за соединения два разнородных сплава.

Поломка на конце штока может быть результатом чрезмерной боковой нагрузки, если установленная высота штока не правильная и вызывает смещение коромысла. Это также может быть вызвано чрезмерным зазором клапана, который не позволяет распределителю амортизировать клапан при его закрытии. Еще одно условие, которое может привести к отламыванию кончика штока, — это износ или царапины в направляющих канавках или зажиме катушки (работа кулачка или коромысла со слишком большим подъемом).

ДРУГИЕ ПРОБЛЕМЫ КЛАПАНА ДВИГАТЕЛЯ

Помимо горения и поломки, необходимо следить за рядом других проблем с клапанами, некоторые из которых могут указывать на основные проблемы, которые также необходимо исправить: двигатель или обрыв ремня ГРМ, цепи привода ГРМ, пружины клапана или распределительного вала.
Повреждение возникает при ударе клапана (-ов) о поршень (-ы).

  • Изогнутые клапаны обычно возникают в результате наихудшего столкновения клапана и поршня. Причины здесь обычно включают обрыв цепи или ремня привода ГРМ, слабые или сломанные пружины клапанов, чрезмерный натяг двигателя, заедание клапана (недостаточный зазор направляющей или смазки, перегрев и т. Д.) И недостаточный зазор между клапаном и поршнем (чрезмерный подъем клапана, сбросы клапана. недостаточно глубоко врезаны в поршни, неправильные поршни, недостаточная высота деки, слишком много фрезерованных головок и т. д.).
  • Изношенные штоки: нормальное состояние для клапанов с большим пробегом, но задир или задиров могут быть признаком недостаточного зазора направляющей, перегрева, отсутствия смазки или грязного масла. Иногда здесь может иметь значение использование неправильного типа уплотнения направляющей клапана.

Уплотнение регулирует количество масла, которым смазываются направляющие. Положительные уплотнения обеспечивают максимальный контроль масла, поскольку они остаются на направляющих и действуют как ракель, соскребая масло со штоков. Положительные уплотнения используются на большинстве двигателей с верхним расположением распредвала, поскольку в головке имеется больший поток масла, который необходимо контролировать.С другой стороны, зонтик и уплотнительные кольца дефлектора перемещаются вверх и вниз вместе с клапаном и пропускают больше масла в направляющие. Таким образом, замена положительного уплотнения на зонтик или кольцевое уплотнение может привести к нехватке масла в направляющей и вызвать задиры в некоторых областях применения.

По этой причине некоторые эксперты говорят, что всегда следует использовать тот же тип уплотнения, который изначально использовался на двигателе. Другие предпочитают модернизировать старые двигатели с толкателем до уплотнений с принудительным уплотнением, чтобы снизить расход масла. Например, стандартные уплотнения штока клапана на Smallblock Chevys имеют тенденцию довольно быстро становиться хрупкими.Переход на уплотнительный материал высшего качества, такой как витон, может решить эту проблему. Но если установлены положительные уплотнения, лучший способ избежать проблем — использовать их только на впускных каналах, уделять особое внимание зазорам между штоком и направляющей (не слишком плотно) и использовать клапаны с хромированными штоками, которые более устойчивы к истиранию. чем клапаны без покрытия.


Сильный нагар на клапанах возникает из-за износа направляющих клапанов и уплотнений.

Многие новые двигатели с алюминиевыми головками имеют направляющие клапана из порошкового металла.Направляющие сделаны на основе железа и содержат графит, поэтому смазка направляющих не так зависит от масла, как раньше. Это позволяет уменьшить зазоры и снизить опасность истирания. Эти направляющие имеют тенденцию быть хрупкими, и их следует вдавливать, а не вбивать.

При измерении штоков помните, что большинство штоков клапанов оригинального производителя имеют коническую форму. Головной конец штока обычно примерно на 0,001 дюйма в диаметре меньше, чем наконечник, чтобы компенсировать повышенное тепловое расширение в горячем конце. Место проведения измерения очень важно для точного определения износа штока.Если OE клапан заменен на клапан с прямым штоком (не коническим), клапан может заедать, если зазор направляющей не откроется на соответствующую величину.

  • Зачищенные или поврежденные наконечники штока. Также проверьте, нет ли изношенных или поврежденных коромысел. Неправильная высота установленного штока может быть основной причиной этого из-за слишком сильного трения взад и вперед по кончику штока каждый раз, когда клапан открывается и закрывается. Кулачки с высоким подъемом и коромысла могут создавать те же проблемы, поэтому вместо штатных коромысел часто рекомендуются коромысла с роликовыми наконечниками.Быстрый износ штока может также произойти, если концы клапанов чрезмерно притерты в попытке отрегулировать высоту штока. При шлифовании закаленного поверхностного слоя мягкий металл под ним находится в прямом контакте с коромыслами. Неправильная форма наконечников коромысел также может увеличить трение и износ, что может привести к повреждению наконечников штока.

Суть анализа отказа клапана заключается в следующем: замена неисправного клапана на новый ничего не исправит, если есть основная проблема, которая не была исправлена.Следуя принятым методам ремонта клапана и седла (оставляя адекватный запас клапана, правильное положение и ширину седла), проверяя и корректируя установленную высоту штока и установленную высоту пружины, поддерживая адекватный зазор между штоком и клапаном и зазор клапана, а также исключая другие проблемы с двигателем, такие как перегрев, детонация, проблемы с воздухом / топливом или синхронизацией и т. д. будут иметь большое значение для предотвращения повторных отказов клапанов.




Другие статьи о ремонте двигателя:

Ремонт направляющей клапана

Ремонт седла клапана

Ремонт головки OHC

Болты головки

(советы по установке и снятию болтов TTY с моментом затяжки до предела текучести)

Советы по восстановлению двигателя

Замена двигателя Детали

Performance Valvetrains

Щелкните здесь, чтобы увидеть больше технических статей Carley Automotive


Не забудьте посетить другие наши веб-сайты:

Carley Automotive Software

OBD2HELP

-Misfire

ScanTool

ScanTool

-КОДЫ

Что такое клапан двигателя? — Определение, работа и типы

Что такое клапан двигателя?

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

Функционально они 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 правильным сроком.

Термин «клапан двигателя» может также относиться к типу обратного клапана, который используется для впрыска воздуха как часть 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). )].

Что такое верхний клапан?

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

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

Двигатель с верхним распределительным валом (OHC) также имеет верхние клапаны; однако, чтобы избежать путаницы, двигатели с верхним расположением клапанов, в которых используются толкатели, часто называют «двигателями с толкателями». Некоторые ранние двигатели с «впуском по выпуску» использовали гибридную конструкцию, сочетающую элементы как боковых, так и верхних клапанов.

Как работает клапан двигателя?

Клапан, через который смесь попадает в цилиндр, является впускным клапаном; тот, через который уходят отработавшие газы, является выпускным клапаном.Они предназначены для открывания и закрывания в определенные моменты, чтобы двигатель работал эффективно на всех скоростях.

Работа управляется грушевидными выступами, называемыми кулачками, на вращающемся валу, распределительном валу, приводимом в действие цепью, ремнем или набором шестерен от коленчатого вала.

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

По мере того, как толкатель поднимается на кулачок, он поворачивает коромысло, которое толкает клапан вниз (открывает) против давления его пружины. При дальнейшем вращении выступа кулачка пружина клапана закрывает клапан. Это называется системой верхнего клапана (OHV).

Некоторые двигатели не имеют толкателей; клапаны управляются более напрямую от одинарных или двойных распредвалов в самой головке блока цилиндров, то есть в системе верхнего распредвала.

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

Предустановленный зазор толкателя необходим между штоком клапана и коромыслом или кулачком, чтобы учесть расширение. Зазоры толкателей сильно различаются на разных автомобилях, и неправильная регулировка может иметь серьезные последствия.

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

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

Номенклатура клапанов двигателя

Большинство клапанов двигателя сконструированы как тарельчатые клапаны 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.

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, перемещающую шток 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.

Типы клапанов двигателя

Существует 3 различных типа клапанов двигателя, а именно:

  • Тарельчатый клапан
  • Рукавный клапан
  • Поворотный клапан

1. Тарельчатый клапан

Он также известен как грибовидная заслонка 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 контактирует с кулачком для движений клапана вверх и вниз. В выхлопе перепад давления помогает герметизировать клапан.Во впускных клапанах перепад давления помогает их открыть.

2. Рукавный клапан

Рукавный клапан, как следует из названия, представляет собой трубку или втулку, которая вставляется 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 гильзы образует внутренний цилиндр цилиндра, в котором скользит поршень.Гильза в непрерывном движении допускает и вытесняет газы за счет периодического совпадения прорези порта в гильзе с портами, образованными через отливку главного цилиндра.

Преимущества: Эти клапаны просты по конструкции и бесшумны в эксплуатации.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *