МОТОРНЫЙ КЛАПАН | Yenmak Engine Parts

МОТОРНЫЙ КЛАПАН

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

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

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

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

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

Рабочая Среда

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

Как самому определить, что прогорел клапан ГРМ

04.09.2020

Реклама наших партнеров

Прогар клапана является распространенной проблемой бензиновых и дизельных моторов. Данная неисправность возникает как на относительно «свежих» двигателях, так и на силовых агрегатах с внушительным пробегом. На начальном этапе крайне важно точно определить характер неисправности, так как дальнейшая эксплуатация двигателя с прогаром клапанов сильно усугубляет последствия такой поломки и приводит к дорогостоящему ремонту.

 

Почему прогорают клапана

Прогар клапанов возникает по разным причинам. Для моторов, которые предполагают необходимость периодической регулировки клапанов, прогар клапана часто происходит по причине несвоевременной регулировки теплового зазора клапанов. На двигателях с автоматической регулировкой указанного зазора выход из строя гидрокомпенсаторов также нередко приводит к тому, что клапан прогорает.

Основными причинами прогара клапанов двигателя являются:

• клапана сильно зажаты;
• изношена направляющая втулка клапана;
• изношен стержень самого клапана;
• двигатель работает на обедненной смеси (особенно при наличии ГБО).

Последствия езды с прогоревшим клапаном бывают разные, начиная от повышенного расхода топлива и заканчивая выгоранием седла клапана. В отдельных случаях прогоревшее седло клапана приводит к необходимости ремонта седла или даже полной замены головки блока цилиндров.

Прогоревший клапан может в один момент разрушиться, после чего осколки клапана попадают в цилиндр двигателя. В результате могут возникнуть серьезные повреждения поршня, дефекты ГБЦ или БЦ. В последнем случае существует риск того, что большой кусок прогоревшего клапана пробьет блок цилиндров двигателя, что является фактическим выведением из строя не только головки блока и поршневой группы, но и блока цилиндров. В такой ситуации длительная эксплуатация мотора с прогоревшим клапаном может привести к необходимости замены всего двигателя.

 

Симптомы прогоревшего клапана

Основным признаком прогара клапанов является заметное троение двигателя на разных режимах его работы. Также в случае с прогоревшим клапаном двигатель сильно теряет мощность, заметно повышается расход топлива. Определенная сложность диагностики прогоревших клапанов без разборки двигателя и снятия ГБЦ заключается в том, что мотор может троить по разным причинам:

• износ ЦПГ, снижение компрессии в цилиндрах;
• проблемы со свечами зажигания, неисправности высоковольтных проводов и т.п;
• неполадки в системе питания двигателя, неисправность инжекторных форсунок.

 

Определение прогара клапана без снятия головки блока

Первым делом необходимо определить неработающий цилиндр. Способы проверки во многом напоминают диагностику неисправных свечей зажигания. Для проверки следует завести двигатель, после чего при работающем моторе на холостых оборотах потребуется по одному снимать колпаки со свечей зажигания.

После снятия каждого свечного колпачка нужно внимательно следить за оборотами холостого хода и за общей стабильностью работы двигателя. Если мотор начал троить сильнее или глохнуть, тогда цилиндр, с которого сняли колпачок, является рабочим. В том случае, если после снятия колпачка работа двигателя не меняется или обороты изменяются незначительно, тогда проблемный цилиндр обнаружен.

Затем нужно выкрутить свечу зажигания на неработающем цилиндре и заменить ее на заведомо исправную, а также проверить высоковольтный бронепровод данного цилиндра на работоспособность. Также не лишней будет проверка катушки зажигания и т.д. Последующий запуск двигателя покажет, кроется ли проблема в элементах системы зажигания автомобиля или необходима дальнейшая диагностика.

Если характер работы мотора после установки рабочей свечи, замены высоковольтного провода и проверки других компонентов системы зажигания не изменится (двигатель продолжает троить), тогда высока вероятность более серьезных поломок:

• прогар клапана ГРМ;
• неисправности ЦПГ.

Прогар клапанов означает, что в цилиндре снижается компрессия по причине нарушения герметичности камеры сгорания (неплотности во время прилегания впускного или выпускного клапана, разрушение тарелки и/или седла клапана). Износ цилиндро-поршневой группы и поломка поршня также приводят к тому, что в проблемном цилиндре окажется низкая компрессия. Также цилиндр может не работать по причине залегания или поломки поршневых колец.

Теперь необходимо локализовать неисправность, то есть точно определить прогар клапана или выявить проблемы с ЦПГ. Наиболее распространенным способом определения прогоревших клапанов является замер компрессии в цилиндрах.

Низкая компрессия явно свидетельствует о неисправности, при этом следует учитывать один нюанс. Установить прогар клапана и исключить неполадки ЦПГ только по показателю компрессии не получится. Дело в том, что компрессия в двигателе может снижаться как в результате прогоревшего клапана, так и по причине поломки поршневых колец, а также ряда других дефектов. По этой причине параллельно замеру компрессии следует провести дополнительную диагностику двигателя.

Простейшим способом определения прогара клапана после того, как вы измерили компрессию в цилиндрах, является заливка нескольких «кубиков» моторного масла через свечной колодец.  Затем компрессию нужно измерить повторно. Поднятие компрессии в цилиндре после заливки масла укажет на то, что образовалась масляная пленка, играющая роль «уплотнителя». Такое явление характерно в случае износа поршневой. Если показатель компрессии не изменился, значит, имеет место прогар клапана, так как масло в цилиндре в этом случае никак не повлияет на компрессию.

Также для определения прогара клапанов следует осмотреть свечу зажигания на проблемном цилиндре. Явный признак прогара клапана является тем, что свеча зажигания окажется полностью сухой, то есть не имеет характерного масляного налета. Также из сапуна двигателя может выходить дым или воздух. Интенсивность появления дыма напрямую зависит от степени износа ЦПГ.

Что касается поломок, которые связаны с поршневой, свеча в таком случае покрыта маслом, из сапуна можно наблюдать появление сизого дыма. Отметим, что масло на свече является косвенным признаком. Даже если свеча зажигания сухая или покрыта небольшим нагаром, но из сапуна идет дым, тогда указанный признак свидетельствует о проблемах с поршнем или поршневыми кольцами. На новых моторах с небольшим пробегом высока вероятность того, что поршневые кольца залегли.

Добавим, что появление моторного масла, которое выходит через сапун, также указывает на неисправность перегородок между поршневыми кольцами. С учетом вышесказанного можно точно определить, почему снизилась компрессия в двигателе, выявить проблемы с цилиндро-поршневой группой или определить прогар клапанов ГРМ.

 

Подведем итоги

Начнем с того, что появление первых признаков прогара клапанов является поводом для незамедлительной диагностики мотора. Если двигатель требует периодической регулировки клапанов, тогда данную процедуру необходимо осуществлять строго по регламенту.  Не следует ожидать того момента, когда появится шум или стук клапанов.

На автомобилях, которые эксплуатируются на газу, необходимо уделять вопросу регулировки клапанов повышенное внимание. На таких авто желательно регулировать клапана каждые 10 тыс. км. пробега, то есть параллельно замене масла на плановом ТО. Дело в том, что прогар выпускного клапана в двигателях на газу встречается намного чаще сравнительно с бензином.

Стремление водителя максимально экономить на топливе после установки ГБО зачатую выражается в том, что владелец просит настройщиков сделать машину экономичной. Мастера обедняют подачу газа, в результате двигатель заметно теряет в мощности, но существенного снижения расхода газа не происходит. Дело в том, что для поддержания динамичного темпа езды приходится активнее нажимать на акселератор. Параллельно с этим обедненная смесь буквально выжигает клапана и седла со всеми вытекающими последствиями. Качественная настройка ГБО предполагает практически полное отсутствие разницы в приемистости при езде на бензине или на газу.

 

 

Источник: krutimotor.ru

Реклама наших партнеров

Акционные товары

Причины износа клапанов двигателя: Как определить вовремя?

Клапаны являются одним из важнейших компонентов бензиновых и дизельных двигателей. Они долговечны и в нормальных условиях эксплуатации могут напомнить о себе только после того, как пройдут 300 000 километров пробега. Но иногда из-за некоторых причин износ клапанов происходит раньше и, к сожалению, его замена может влететь в копеечку.

Мощность двигателя зависит от состояния клапанов. Существуют двигатели которые имеют пробег более трехсот тысяч километров, и их владельцы не слышали о проблемах с клапанами. Это в первую очередь относится к бензиновым двигателям с наддувом, которые работали должным образом. Они не подвергались дополнительным перегрузкам (спортивное вождение), моторное масло регулярно менялось и поддерживался надлежащий уровень клапанов. Само масло также отвечало требованиям производителя. Кроме того, владелец автомобиля вовремя заменил ремень ГРМ, чтобы он не сломался. Двигатель также не был оборудован газовой установкой. Так что в принципе вам не нужно было делать ничего особенного, чтобы поддерживать его в идеальном состоянии.

Каковы функции клапанов?

Клапаны в основном установлены в головке двигателя. В бензиновых двигателях задача клапанов состоит в том, чтобы контролировать приток топливовоздушной смеси, а также отток выхлопных газов. На дизельных двигателях клапаны контролируют подачу сжатого воздуха. Поэтому они делятся на впускные (контроль подачи воздуха) и выпускные (выхлоп). Впускные клапаны позволяют втягивать топливно-воздушную смесь (в бензиновом двигателе) или сжатый воздух (в дизельном двигателе) в цилиндр. После всасывания они закрываются и когда топливовоздушная смесь взрывается, открывается выпускной клапан, позволяя цилиндру выталкивать выхлопные газы. Клапаны открываются и закрываются посредством кулачков, расположенных на распределительном валу или распределительных валах, которые перемещаются ремнем или цепью ГРМ, передавая привод от шкива коленчатого вала двигателя.

Как выглядит клапан? Это стержень с диском, напоминающим гриб. Он имеет длину несколько сантиметров и толщину несколько миллиметров. Заглушки клапана вдавливаются в седло клапана. Для этого на штоке клапана установлен герметик, задача которого — защитить цилиндр от попадания в него моторного масла.

Три типа повреждения клапанов

• Начнем с типичного износа. Как упоминалось выше, в правильно работающем двигателе он не должен появляться раньше, чем после пересечения отметки в двести пятьдесят — триста тысяч километров. Это включает в себя притирку штока клапана. Неправильная притирка приводит к большому количеству моторного масла стекающему в коллектор. Двигатель явно слабеет, а также потребляет большое количество моторного масла. Существует также характерное облако выхлопных газов при запуске.
• Изгиб клапана — это неисправность, вызванная поломкой ремня ГРМ. Это происходит, когда водитель забывает вовремя заменить ремень. Еще одна причина — смазка ремня ГРМ. Что произойдет, если ремень ГРМ порвется? Синхронизация двигателя немедленно прекратится, клапаны и поршни столкнутся, что, в свою очередь, приведет к изгибу клапанов.
• Клапаны, а также седла клапанов в течение многих лет эксплуатации также могут подвергаться плавлению. Это приводит к потере герметичности сидений, и, следовательно, двигатель теряет сжатие в цилиндрах и, как следствие, также мощность. Этот сбой часто является результатом установки системы ГБО в автомобиле.

Как отремонтировать поврежденные клапаны?

Как проводится ремонт? Прежде всего, механик должен разобрать головку двигателя. Это предполагает выяснение причины износа клапанов и установку новых прокладок головки. В дополнение к ним вам также необходимо заменить уплотнители клапанов и направляющие клапана. Если ремень ГРМ порвется, необходимо также заменить гидравлические толкатели и рычаги клапанов . Также необходимо заменить ремень ГРМ, охлаждающую жидкость, моторное масло и фильтр.

Лучшим решением будет стандартное своевременное обслуживание двигателя согласно ТО, как как ремонт и разборка двигателя обойдется явно дороже.

Денис — специалист в сфере автомобилей. Он имеет 5-летний опыт работы на СТО и пишет про новости в мире автомобилей. Теперь он делится своими знаниями с людьми, рассказывает про устройство и ремонт современных авто.

для вилочных погрузчиков клапаны, двигатели и их детали

Что такое клапан двигателя?

Клапан двигателя — это устройство, которое регулирует, направляет и контролирует поток топлива и воздуха в двигателе. Он открывает или закрывает проходы через точно определенные интервалы времени — и этот механический танец позволяет двигателю работать эффективно.

Для двигателей требуется минимум два клапана на цилиндр: впускной клапан и выпускной клапан. В наши дни возрастают требования к расходу топлива и экологичности двигателей. Вот почему большинство двигателей сегодня являются многоклапанными — они содержат от четырех до шести клапанов на цилиндр. Это позволяет всем процессам протекать более эффективно и приводить двигатель в действие более эффективно.

Каждый клапан состоит из двух частей: штока и головки. Шток обычно изготавливается из закаленной стали. Головка блока цилиндров изготовлена из прочного материала, который может противостоять огромному количеству тепла, создаваемого в камере сгорания, — чаще всего из титана или углеродистой стали.

Различные типы клапанов двигателя

В TVH есть все необходимые клапаны двигателя: впускные и выпускные клапаны.

Впускные клапаны контролируют, сколько топливовоздушной смеси поступает в цилиндр двигателя. А выпускные клапаны освобождают отработавшие газы из камеры сгорания.

Оба клапана имеют похожую конструкцию, но впускные клапаны больше, чем выпускные. Это создает более широкий проход для потоков газа в цилиндр. Почему? Потому что втягивать газ гораздо сложнее, чем выпускать выхлопные газы.

Выпускные клапаны изготовлены из более прочного материала. Это делается для того, чтобы они могли обрабатывать огромное количество тепла, которое покидает камеру сгорания. Некоторые выпускные клапаны также обрабатываются тонким покрытием, таким как Stellite, для увеличения прочности и термостойкости.

TVH имеет все необходимые детали двигателя, включая детали, которые работают с клапанами двигателя, такие как пружины, толкатели клапанов, направляющие клапанов, замки клапанов, фиксаторы клапанов, седла клапанов, уплотнения клапанов и многое другое..

У нас есть клапаны и соответствующие детали для установки на:

Briggs & Stratton – Caterpillar – Continental – Cummins – Deutz – Doosan – Fiat – Ford – FPT – GM – Hatz – Honda – Hyundai – IH – Isuzu – JCB – John Deere – Kia – Kohler – Komatsu – Kubota – Lombardini – MAN – Mazda – Mercedes – Mitsubishi – MWM – Nissan – Perkins – Peugeot – Renault – Scania – Shibaura – Sisu – Toyota – Volvo – VM Motori – VW – Waukesha – Xinchai – Yanmar

Очистка клапанов, как и чем почистить клапан от нагара, присадка в бак для клапанов

Чистим клапаны от нагара.
Частые  короткие поездки, простои в городских пробках, плохое качество топлива, а также большие периоды в техническом обслуживании, резко повышают риск образования шламов, что становится причиной нагара на клапанах.

Впускной и выпускной клапаны в бензиновых двигателях

Нагар на клапанах мешает всасыванию воздуха, который образовывается в камере горения и, следовательно, нарушается оптимальное формирование смеси в двигателе. Это приводит к снижению производительности, высоким выбросам и увеличенному расходу топлива. Всё, что мешает правильному охлаждению клапана либо создаёт избыточный перегрев, приводит к тому, что клапан может прогореть. Образование нагара на клапане и его седле препятствует его правильному охлаждению и приводит к неизбежному перегреву.
Причиной прогорания клапанов могут  быть и   проблемы с охладительной системой в самом силовом агрегате, если его рабочая температура станет предельно высокой. Недостаток охлаждающей жидкости, проблемы с термостатом, гидронасосом, закупоренный радиатор, сломанный вентилятор или его выключатель – всё это приводит к перегреву силового агрегата. Это, в свою очередь, приводит к увеличению клапанных стержней, уменьшению зазора между направляющей и стержнем, что приводит к упору клапана в направляющие, и его может заклинить. Если клапан заклинит в открытом положении, то произойдёт удар поршня о клапан, что приводит к разрушению поршня, клапана и других деталей. Перегрев клапанов происходит также и от сильно повышенной температуры сгорания. Такие факторы как преждевременное или позднее зажигание, обеднённая топливная смесь, детонация могут играть здесь основополагающую роль. Аналогичными причинами, приводящими к перегреву клапана, являются затруднение выхлопа, вызванное забитым каталитическим конвертером либо повреждением трубы.

Особенно критически:

Твердая корка на клапане, действует как изолирующий слой и предотвращает рассеивание тепла к головке блока цилиндров.
Сильно перегретый клапан может просто сгореть, в буквальном смысле слова. Всё это может привести к перебоям в работе двигателя, а при повторном сбое к отказу и, соответственно, к дорогостоящему ремонту.

Одно из самых простых решений держать двигатель в чистоте, а также очистить клапаны от нагара — использование топливных присадок Liqui Moly, в частности Ventil Sauber артикул 1989

Liqui Moly Ventil Sauber -это гарантия чистых клапанов!

Регулярное применение топливной присадки, очистит нагар на впускных и выпускных клапанавх двигателя автомобиля, и решит проблему скоплений вредных веществ. A 150 мл достаточно для бака емкостью 75 литров.

На рисунке: Закоксованые клапана не редкость. Такой двигатель никогда нельзя назвать исправным. Чтобы избежать дорогостоящих простоев- необходимо очищение клапанов.

Liqui Moly Ventil Sauber – мягкодействующий препарат, помогающий вашему двигателю исправно работать очень длительное время.

4 причины прогара клапана в двигателе. | Электроник

За все время работы в автосервисе я понял, что одной из самых частых неисправностей двигателя является прогар клапана. При возникновении такой неисправности двигатель начинает троить, а на панели приборов загорается лампа индикации неисправностей. Определить прогоревший клапан достаточно просто. Нужно проверить компрессию в двигателе. В том цилиндре, где произошел прогар, она будет занижена.

Но здесь пойдет речь не о том, как определить прогоревший клапан, а о причинах, которые к этому приводят.

Когда клапан прогорает, в цилиндре падает давление. Происходит это потому, что часть смеси при сжатии начинает просачиваться через не плотность между тарелкой клапана и седлом. Происходит эта утечка не только на такте сжатия, но и на такте рабочего хода (то есть при сгорании смеси).

Если давление в одном цилиндре становится меньше чем в остальных, то крутящий момент, который он может создать, тоже уменьшается. А это значит, что время между рабочими тактами цилиндров изменяется. В том цилиндре, в котором происходит утечка давления, оно становится больше. Датчик положения коленчатого вала сразу же это определяет и сигнализирует контролеру. В его память заносится код ошибки, обнаружены пропуски воспламенения в определенном цилиндре.

Причины прогара клапана.

Клапан может прогореть в том случае, если его тарелка перегреется. Причин перегрева может быть много.

Бедная смесь.

Мало того что температура горения бедной смеси выше она еще и дольше горит. Когда выпускной клапан открывается и начинается такт выпуска, бедная смесь еще может продолжать гореть. Выпускной клапан из-за этого сильнее нагревается. И со временем он может прогореть.

То есть одна из причин прогара клапана это бедная смесь в одном из цилиндров. Либо во всех цилиндрах.

Если одна из форсунок, по какой либо причине начнет выдавать меньше топлива в цилиндр, то смесь станет бедной. Это может стать причиной прогара клапана в этом цилиндре.

Двигатель расходует масло.

В этом случае масло будет попадать на тарелку клапана и его стержень. Со временем на нем начнет нарастать нагар, он будет мешать клапану, полностью закрываться. Тарелка клапана будет хуже прилегать к седлу, из-за этого теплоотвод ухудшится. Клапан может перегреться и прогореть.

Не правильный угол опережения зажигания.

Если угол опережения зажигания будет, по какой либо причине слишком поздним, то смесь будет гореть дольше. В этом случае получится тоже, что и с бедной смесью. В момент, когда начнет открываться выпускной клапан, она еще будет продолжать гореть и сильнее нагреет тарелку.

Если постоянно ездить с поздним углом опережения зажигания, то со временем клапан может перегреться и прогореть.

Не правильная регулировка клапанов.

Если в двигателе не установлены гидрокомпенсаторы, то клапана в нем нужно периодически регулировать. В таких двигателях по мимо всех выше перечисленных причин, клапан может прогореть еще и от неправильной регулировке зазора в приводе.

Зазоры в клапанном приводе нужны для того, чтобы компенсировать тепловое расширение стержня клапана, при котором длина его увеличивается. Если зазора не будет, то при нагреве стержень клапана может упереться торцов в толкатель и в кулачек распределительного вала. В результате этого прилегание тарелки к седлу ухудшится, а значит, теплоотвод станет хуже. Клапан может перегреться и прогореть.

Обычно прогорают выпускные клапана. Это происходит потому, что при выпуске отработанных газов они нагреваются до более высокой температуры.

Есть еще множество причин, из-за которых клапан может прогореть, но в рамках данной статьи перечислены только часто встречающиеся.

Можете еще прочитать следующие статьи.

Какой ток потребляет стартер в мороз и при положительной температуре. Сравнил.

В свече зажигания есть одна важная деталь, о которой знают только профессионалы.

По этой причине часто сгорают катушки зажигания в автомобиле.

Как снять клеммы с аккумулятора и не обнулить настройки.

Снял клемму с аккумулятора при работающем двигателе.

Стучат клапана двигателя, стучат клапана на горячем, на холодном двигателе, что делать. Что делать, если стучат клапана. Регулировка зазоров клапанов.

Ничто не способно работать вечно. К сожалению, рано или поздно любое транспортное средство приходится везти на СТО для диагностики разнообразных поломок. Одни неполадки настолько серьезные, что самостоятельно их исправить невозможно. Другие же, напротив, легко устраняются в домашних условиях умелыми руками. Что касается стука клапанов, то это что-то среднее. Иногда устранить проблему можно собственноручно, но порой — без специалиста не обойтись. Об этом далее в статье.

Стучат клапана или нет, что за посторонние звуки в двигателе

На первых порах начинающим автомобилистам будет довольно сложно понять, в результате какой неисправности с двигателя доносится тот либо другой звук. Посторонние шумы способны появляться в случае выхода из строя ремня, коленчатого вала, подшипников и, несомненно, клапанов. Именно поэтому каждый автовладелец должен знать особенности посторонних звуков в двигателе, а также уметь определять, клапана это стучат либо что-то иное.

Какой звон и в каком месте он слышен при стуке клапанов

Стоит отметить, что клапана издают четкий звонкий шум с определенным металлическим постукиванием возле газораспределительного механизма. Еще одной особенностью является сохранение стука и на больших, и на малых оборотах.

Естественно, на слух диагностировать неисправность клапанов обычному автовладельцу фактически невозможно. Но, можно провести самостоятельную диагностику.

Методы диагностики опытных водителей

Существует два способа диагностики:

1. Открываем капот и заглушку отверстия для залива масла. Оставив машину заведенной, прислушиваемся. Если уровень шума лишь возрастает, значит стучат именно клапаны.
2. Кроме того, можно установить около элемента, который, по вашему мнению, дал сбой, стетоскоп. Это даст возможность определить «природу» постороннего шума.

Причины стука клапанов

Все новые автомобили оборудуются распределительным валом, который расположен сверху. Стержни, именуемые толкателями, приводят клапана в действие. Причин стука клапанов существует несколько.

Рассмотрим их подробнее:

1. Как известно, между клапанами и толкателями есть небольшое пространство, предусмотренное изготовителем автомобиля. Если оно увеличится или уменьшится, возникнет специфический звук с металлическим постукиванием.
   
2. Если стук наблюдается при разгоне либо во время движения на больших скоростях, вполне возможно, что не хватает давления масла для повышения оборотов силового агрегата.
3. Если регулярно заправляться низкокачественным топливом, может произойти детонация двигателя.
4. Еще одной причиной является растяжение ремня газораспределительного механизма или его неправильная установка.
5. Конечно же, не стоит забывать об изношенности, поскольку со временем любой элемент требует замены.

Стучат клапана только на холодном двигателе, причины

При диагностике уделите особое внимание температуре мотора. Зависимо от того, на каком двигателе (на горячем либо на холодном) стучат клапана, могут появится еще некоторые нюансы.

В случае, если звуки возникают лишь на холодном силовом агрегате, причинами может быть:

1. Изношенность самого мотора.
2. Сужение клапанов. При высокой температуре металл расширяется, а при низкой, напротив, уменьшается. В результате пространство между клапанами и толкателями было малое, но после прогрева мотора восстановилось к заводскому показателю.

Так, зазор между клапанами и стержнями может не отвечать норме, однако при горячем двигателе это еще не проявится.

Стучат клапана на горячем двигателе, причины

В данном случае стук может возникать в результате:

1. Загрязненного масляного фильтра.
2. Недостаточного уровня масла.
3. Плохо закрученного болта распредвала к постели.

Кроме перечисленных выше моментов, шум могут издавать гидравлические компенсаторы.

Способы решения проблемы через СТО

Наиболее простым способом решения проблемы стука клапанов является визит на ближайшую станцию сервисного обслуживания, где мастера быстро решат появившуюся проблему. Но финансы не всегда позволяют это сделать. К тому же, порой гораздо интереснее самому «возиться» с автомобилем, с каждым разом набираясь все больше опыта.

Способ решения проблемы своими руками

Ситуация с клапанами на первый взгляд может показаться несложной задачей в области ремонта, однако это совершенно не так. Одно неправильное движение и стук лишь усилится. Поэтому не рекомендовано браться за дело водителям-новичкам. Перед ремонтными работами в обязательном порядке прочтите инструкцию по ремонту именно вашего транспортного средства. Общий инструктаж приведен ниже.

подготовка необходимых инструментов и расходных материалов

Правильность регулировки зазоров зависит от наличия расходных материалов и специальных приспособлений.

Помимо того, следует иметь под рукой набор обычных автомобильных инструментов, чтобы добраться до ГРМ.

В зависимости от вида газораспределительного механизма двигателя нужно иметь:

1. Два рожковых ключа на «17» и «13», щуп (либо планка с микрометром) — для автомобилей ГАЗ, ВАЗ 2101-07 и подобных).
2. Комплект регулировочных шайб, фиксатор, устройство для утапливания клапана, щуп — для автомобилей ВАЗ 2108-2109 и подобных.

подготовительные работы

1. Снимаем крышку клапанов.
2. Поднимаем одно колесо с помощью домкрата.
3. Ставим устройство для нажатия клапанов.
4. Затем считаем, где находятся выпускные и впускные клапаны.
5. Проворачиваем колесо до того момента, пока колено вала не будет находится вверху, после чего нужно замерять зазор первого клапана.

корректировка расстояния между толкателем и клапанами

При стуке клапанов необходимо посчитать, какая нужна шайба. Если такая имеется, ее необходимо вставить. Для этого существует специальный кулачок, что придерживает седло в выжатом состоянии.

1 – фиксатор;
2 – регулировочная шайба

Это обеспечит свободный доступ к шайбе.

Достаньте ее зажимом или пинцетом. Таким же образом проводится работа с остальными клапанами.

проверка на стук клапанов после регулировки

После регулировки не забудьте проверить клапана на стук. Выше мы уже описывали возможные способы диагностики.

Советы профи: что делать, если стук клапанов не исчез после регулировки своими руками

Если после самостоятельной регулировки стук не исчез, отвезите автомобиль на СТО, поскольку собственноручно вряд ли получится отремонтировать другие неполадки, которые не связаны с зазорами. Вполне вероятно, что регулировка была выполнена неправильно.

Клапаны в двигателе — как они работают

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

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

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

Клапан в сборе

В первых двигателях экспериментировали со всеми типами клапанов, но примерно сто лет во всех автомобильных двигателях использовалась одна и та же конструкция: тарельчатый клапан.

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

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

Клапан

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

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

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

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

[Схема теплового потока в клапанах]

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

Направляющие клапанов

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

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

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

Пружина клапана

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

[Иллюстрация поплавка клапана]

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

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

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

Толкатели клапанов

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

распределительный вал

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

Неисправности клапана

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

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

Прогоревшие клапаны

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

Погнутый клапан

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

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

Как ухаживать за автомобилем: впускные и выпускные клапаны

Клапаны двигателя маленькие, но они играют огромную роль в обеспечении бесперебойной работы автомобиля. Если есть проблема с клапанами, например, погнутые или прогоревшие клапаны, ее необходимо устранить немедленно, чтобы предотвратить повреждение двигателя.

Каковы симптомы неисправности выпускного или впускного клапана? Сколько будет стоить ремонт погнутых или прогоревших клапанов? Продолжайте читать, чтобы узнать ответы на эти и другие вопросы.

Что такое забор и выпускные клапана?

Впускной и выпускной клапаны являются последним компонентом системы клапанов. Они изготовлены из закаленного металла, который должен выдерживать экстремальные условия камеры сгорания.

Впускной и выпускной клапаны отвечают за регулирование потока газов через камеру сгорания. Впускные клапаны пропускают воздух, а выпускные выпускают воздух.

Они имеют форму тонкого штока, ведущего к более плоской поверхности, при этом впускные клапаны часто больше выпускных.Каждый клапан предназначен для перемещения только вверх и вниз, а не из стороны в сторону.

Когда клапан закрыт, он плотно прилегает к седлу клапана, чтобы остановить поток воздуха. Но когда он открыт, он отделяется от седла клапана, пропуская воздух.

Во многих современных двигателях каждый цилиндр имеет два впускных и два выпускных клапана на цилиндр.

---

Родственный контент:

Как ухаживать за автомобилем: кондиционер

5 распространенных ошибок при обслуживании автомобиля, которых следует избегать

Как ухаживать за автомобилем: система подвески

Как ухаживать за автомобилем: коробка передач

Как ухаживать за автомобилем: салонный фильтр

---

Почему всасывание и выпускные клапана важны?

В двигателе внутреннего сгорания должны произойти четыре события, чтобы обеспечить его работу.Это так называемые инсульты.

Первый такт — это такт впуска. Во время такта впуска воздушно-топливная смесь всасывается в камеру сгорания путем открытия впускных клапанов (в двигателях с непосредственным впрыском топливо впрыскивается после всасывания воздуха).

Следующий такт — такт сжатия. И впускной, и выпускной клапаны закрываются, задерживая воздушно-топливную смесь в камере сгорания. Поршень теперь вынужден подниматься вверх, сжимая воздушно-топливную смесь, что делает ее легковоспламеняющейся.

Следующий такт — рабочий ход. Смесь сжатого воздуха и топлива воспламеняется от свечи зажигания. Когда выпускной и впускной клапаны остаются закрытыми, воспламененная смесь быстро расширяется, заставляя поршень возвращаться вниз в цилиндре. Это, в свою очередь, вращает коленчатый вал, который затем через силовую передачу в конечном итоге вращает колеса автомобиля.

Последний такт — это такт выпуска. Во время такта выпуска поршень снова начнет двигаться вверх, выталкивая израсходованную смесь через теперь открытый выпускной клапан.После выхода выхлопных газов из цилиндра выпускной клапан закрывается, и снова происходит такт впуска.

Весь этот цикл происходит около 1250 раз в минуту при движении на скорости по шоссе!

Что может пойти не так с впускными и выпускными клапанами?

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

Что вызывает погнутый клапан?

Погнутые клапаны возникают, когда поршень соприкасается с клапанами.Это приводит к тому, что клапан больше не может правильно герметизировать цилиндр.

Многие двигатели являются двигателями с интерференцией, что означает, что поршень перемещается вверх за нижнюю точку, в которой клапаны перемещаются вниз при нормальной работе. Двигатель синхронизируется ремнем или цепью ГРМ через коленчатый вал, который приводит в движение поршни, и распределительный вал, который приводит в движение клапаны.

Столкновение между ними происходит, когда синхронизация нарушается из-за сбоя синхронизации. Например, если ремень ГРМ порвется или перескочит, поршень может соприкоснуться с клапаном, что может привести к погнутому клапану.

Что вызывает прогоревший клапан?

Выпускные клапаны сгорают чаще, чем впускные, потому что они обычно нагреваются примерно на 450 градусов по Фаренгейту.

Почему горят выпускные клапаны? Одной из наиболее распространенных причин прогорания клапана является неэффективное уплотнение между клапаном и седлом клапана. Прогоревшие клапаны возникают, когда клапан больше не может правильно герметизироваться после того, как чрезмерные температуры повредили материал клапана.

Когда это происходит, дымовые газы могут выйти наружу.Эти газы начнут обжигать края клапана, когда они проталкиваются через него. Если проблему не решить, дымовые газы будут продолжать сжигать клапан, вызывая дальнейшее повреждение.

Типичными причинами прогоревших клапанов являются перегрев автомобиля или использование неподходящего топлива.

Каковы признаки погнутых или прогоревших клапанов?

Каждый автовладелец должен знать, как определить признаки погнутых или прогоревших клапанов. Вот некоторые из многих признаков неисправности впускного или выпускного клапана:

Плохая работа двигателя

В двигателе не будет достаточной степени сжатия для нормальной работы, если есть проблема с впускными или выпускными клапанами.Поэтому одним из основных признаков повреждения клапанов является неровная работа двигателя, особенно на холостом ходу. Двигатель не будет таким мощным, если клапан поврежден, поэтому, если ваш автомобиль начинает терять мощность, это признак проблемы с клапаном.

Шум двигателя

Вы также можете услышать постукивание или тиканье в двигателе, если в вашем автомобиле неисправны впускной или выпускной клапан. Шум может стать громче и быстрее, когда автомобиль ускоряется.

Индикатор проверки двигателя

Индикатор Check Engine может загореться по ряду причин, включая повреждение впускных и выпускных клапанов.Если загорается индикатор проверки двигателя, это не всегда означает, что клапаны повреждены, но это может быть. Вам нужно будет вызвать механика для осмотра вашего автомобиля и диагностики проблемы.

Пропуски зажигания двигателя

Погнутые или прогоревшие клапаны также могут стать причиной пропусков зажигания в двигателе. Это означает, что двигатель может дергаться, глохнуть или колебаться, когда ваш автомобиль находится в движении. Расход топлива вашего автомобиля также может увеличиться, если он пропускает зажигание из-за неисправного клапана.

Это лишь некоторые из многих признаков неисправности выпускного или впускного клапана.Если вы заметили какой-либо из этих признаков, как можно скорее обратитесь к профессиональному механику.

Можно ли водить машину с неисправным впускным или выпускным клапаном?

Впускной и выпускной клапаны являются важными частями двигателя вашего автомобиля. Если вы подозреваете проблему с впускным или выпускным клапаном, вам не следует садиться за руль автомобиля, пока проблема не будет устранена механиком.

Погнутые или прогоревшие клапаны могут серьезно повредить двигатель, если их не отремонтировать сразу.Чтобы предотвратить это повреждение, важно избегать вождения автомобиля до тех пор, пока клапаны не будут отремонтированы.

Что нужно делается при подозрении на повреждение клапанов?

Первым этапом диагностики при подозрении на повреждение клапанов будет проверка герметичности. Во время этого испытания двигатель вращается до достижения верхней мертвой точки проверяемого в данный момент цилиндра. В это время впускной и выпускной клапаны будут закрыты.

Сжатый воздух впрыскивается в цилиндр через свечное отверстие.Способность баллона удерживать давление затем измеряется с помощью манометра. Если обнаружена значительная утечка из корпуса дроссельной заслонки или выхлопной системы автомобиля, клапаны негерметичны.

В некоторых случаях клапаны можно проверить с помощью бороскопа, вставленного в цилиндр. Также может потребоваться снятие клапанной крышки для осмотра клапанного механизма. Если ничего не помогает, может потребоваться снять головку блока цилиндров, чтобы проверить клапаны.

Ваш механик знает, что делать, чтобы диагностировать и устранить проблему.Все, что вам нужно сделать, это рассказать им, какие проблемы вы испытываете с автомобилем. Затем они могут провести тщательный осмотр, диагностировать проблему и произвести все необходимые ремонтные работы.

Сколько стоит ремонт погнутых или прогоревших клапанов?

К сожалению, ремонт погнутых или прогоревших клапанов непрост. Замена клапанов — это очень большая работа, требующая разборки двигателя. Поскольку это такая сложная задача, стоимость ремонта клапана может достигать более 5000 долларов США только за работу.Этот ремонт может занять более 35 часов после диагностики.

Эта смета не включает стоимость деталей, что еще больше увеличит общую стоимость ремонта.

Иногда клапаны необходимо просто отрегулировать, а не заменить. Это включает в себя регулировку зазора между клапаном и распределительным валом, чтобы двигатель работал плавно. Регулировка клапанов двигателя намного доступнее, чем замена клапанов двигателя. Цена может варьироваться, но регулировка клапанов двигателя обычно стоит несколько сотен долларов.

Примечание:

Поскольку во время этого ремонта двигатель выходит из строя, многие прокладки будут заменены, а многие другие детали часто будут сниматься. Если вы делаете этот ремонт, возможно, самое время завершить другие необходимые ремонтные работы, поскольку, вероятно, будут применяться перекрывающиеся скидки на оплату труда.

Технологии клапанов, используемые в автомобильных двигателях • Автомобильный загон Howie’s

За прошедшие годы многие изобретения стали лучше. Это ничем не отличается от автомобильных двигателей.Современные автомобильные двигатели мощные, экономичные и обладают большей универсальностью и разнообразием, чем когда-либо прежде. И при надлежащем обслуживании и уходе современные автомобильные двигатели могут служить годами.

По мере развития технологии автомобильных двигателей производители автомобилей разрабатывали и улучшали основные параметры своих двигателей. Технологии клапанов — это область, в которой производители двигателей создают различные кривые разработки и проектирования. Это делается для улучшения их машин и в качестве меры, чтобы выделиться на фоне конкурентов.

Большинство людей не знают об уникальных нюансах технологии клапанов. Тем не менее, если вы заядлый автолюбитель, вы, возможно, время от времени сталкивались со стандартными терминами, касающимися технологии клапанов. В этой статье команда Howie’s Car Corral рассматривает клапанную технологию и то, как она используется в производстве автомобильных двигателей.

 

Технология клапанных двигателей

Что такое технология клапанных двигателей?

Клапанная технология имеет важное значение для двигателей автомобилей и транспортных средств, поскольку она определяет стандартную работу и производительность двигателя внутреннего сгорания.Технология клапанных двигателей развивалась в течение нескольких десятилетий, чтобы стать более надежными и экономичными.

Что делают клапаны двигателя?

Стандартный двигатель работает, открывая и закрывая впускной и выпускной клапаны. То, как и когда клапаны открываются и закрываются, определяет воздушно-топливную смесь, поступающую в камеру сгорания, и внешний поток выхлопных газов.

Клапаны работают в течение фиксированного периода времени, который разделен между различными функциями клапана. Эти функции включают время подъема клапанов, время их открытия и продолжительность времени, в течение которого они остаются поднятыми.

 

Современная технология клапанов

Двигатели, в которых используются современные технологии, могут регулировать время включения клапана в зависимости от требований двигателя. Например, когда двигатель работает на низких оборотах, требования к открытию его клапана отличаются от требований, когда двигатель работает на высоких оборотах.

Типы современных клапанных двигателей

Примеры двигателей, в которых используется современная технология клапанов, включают:

• VTVT — клапанный механизм с регулируемой синхронизацией
• VVT — регулируемая синхронизация клапанов
• VVT-i — регулируемая синхронизация клапанов с интеллектом
• i VTEC — интеллектуальная система изменения фаз газораспределения и подъема с электронной системой управления
• Ti-VCT — двойная независимая система изменения фаз газораспределения

Чем отличаются эти технологии клапанов?

Большинство этих технологий эффективно регулируют фазы газораспределения в соответствии с требованиями двигателя, такими как число оборотов в минуту.В основном это означает, что они опережают открытие впускных клапанов или обеспечивают перекрытие клапанов между впуском и выпуском для обеспечения оптимальной работы двигателя. Уникальная технология (i-VTEC) отличается от остальных тем, что позволяет изменять высоту подъема клапана для большей гибкости.

 

Как технология клапанов влияет на характеристики автомобиля?

Усовершенствования в технологии клапанов, такие как регулируемые фазы газораспределения и подъем, делают двигатель более чувствительным к нажатиям дроссельной заслонки. Двигатели, в которых используются эти функции, обычно имеют лучшую мощность на низких оборотах, чем двигатели, в которых не используются передовые технологии клапанов.Эти технологии также способствуют топливной экономичности и сокращению выбросов, что особенно привлекательно для покупателей автомобилей, заботящихся о цене.

 

Какие производители транспортных средств используют клапанную технологию?

Различные производители используют разные технологии клапанов для создания этих передовых и мощных двигателей. Эти технологии также упростили для этих производителей соблюдение строгих стандартов выбросов, установленных регулирующими органами.

Технология VTVT используется азиатским производителем автомобилей Hyundai.Напротив, VVT и VVTi используются группой производителей автомобилей, в которую входят Toyota и Suzuki. i-VTEC используется Honda, а Ti-VCT используется Ford Motor Company.

 

Продолжает ли развиваться технология Valve?

Да. По мере того как возрастает потребность в повышении топливной экономичности автомобильных двигателей, инженеры-механики продолжают совершенствовать и адаптировать технологию клапанов.

По состоянию на 2018 год существовали более совершенные технологии клапанов, в которых используется непрерывное изменение.Например, Valvematic и Valvetronic — это такие системы, цель которых — создать бесконечную регулировку клапанов и фаз газораспределения.

Valvematic используется Toyota, а Valvetronic используется немецким производителем автомобилей BMW. Мы можем только надеяться, что автомобильная промышленность продолжит совершенствовать эти технологии, чтобы предоставить покупателям и дилерам автомобилей более экономичные и экономичные решения.

 

Приобретайте технологически продвинутые и качественные подержанные автомобили в магазине Howie’s Car Corral

Жители района Большой Виктории могут найти лучший выбор высокотехнологичных автомобилей в магазине Howie’s Car Corral.Работая на Южном острове Ванкувер более двадцати лет, наша команда профессиональных и дружелюбных людей всегда готова помочь вам найти лучший автомобиль за ваши деньги.

Заходи в гости! Мы хотели бы поздороваться!

Как это работает: клапаны

На этом двигателе BMW G450X впускные клапаны больше, чем выпускные, чтобы облегчить поток воздуха/топлива

 

Эти мелочи – полное название: тарельчатые клапаны – управляют входом и выходом в камеру сгорания.Они открываются, чтобы впустить смесь воздуха и топлива, закрываются, чтобы герметизировать камеру, когда смесь взрывается, поэтому поршень толкается вниз, затем открывается другой набор, чтобы выпустить выхлопные газы. У большинства современных мотоциклов по четыре клапана на цилиндр (два на впуск, два на выпуск), хотя у различных Yamaha их пять (три на входе), что, если вам когда-либо приходилось покупать для них прокладки, может сделать его довольно дорогим.

 

Это от нового KTM 790 Duke. Обратите внимание на гладкую форму от штока до торца — это важно для быстрого входа и выхода газов

 

Что такое клапаны?

Все тарельчатые клапаны мотоциклов имеют форму 4-дюймового гвоздя с большой плоской головкой.В современных велосипедах головка клапана (называемая лицевой стороной) находится в камере сгорания, а вал (называемый штоком) торчит из цилиндра, где он прикреплен к пружине.

 

Как они управляются?

Сверху клапана находится открывающий механизм по вашему выбору – в некоторых двигателях для соединения с распределительным валом используется коромысло (конический Ducatis), в других – палец (например, BMW R1200GS), в третьих – ковш (почти каждый японский четырехцилиндровый ), с распределительным валом прямо над ним.

Существуют и другие способы активации клапанов — в некоторых старых двигателях коромысла соединены с толкателем, который приводится в действие кулачками, расположенными ниже коленчатого вала, а современные Ducati используют десмодромную систему (мы займемся этим в другой раз).

Но давайте остановимся на наиболее распространенной конфигурации — двойном верхнем распредвале (DOHC), где один из двух распределительных валов управляет двумя впускными клапанами на цилиндр, а другой — двумя выпускными клапанами на цилиндр.

 

Как это работает

Теоретически работа клапана очень проста: кулачок толкает клапаны вниз в цилиндр против пружины, открывая клапан, чтобы газы могли течь, а затем позволяет клапану закрыться под действием пружины.Давление в камере сгорания довольно аккуратно помогает закрыть клапан.

Проблемы возникают из-за того, что это должно произойти несколько раз. Например, с двигателем велосипеда, вращающимся со скоростью 10 000 об/мин, каждый клапан должен открываться и закрываться 83 раза в секунду, поэтому он должен двигаться быстро. Эта скорость является проблемой, потому что это означает, что клапан имеет много энергии и постоянно ударяется о седло клапана.

С этим ничего не поделаешь — если сделать пружину слабее, чтобы клапан не хлопал так сильно, то клапан со временем потеряет контакт с кулачком и не откроется в нужное время.Если вы уменьшите расстояние, которое должен пройти клапан, так что у клапана будет меньший разбег для его головки в седле клапана, меньше газа может попасть в камеру сгорания или выйти из нее, что снижает мощность.

Единственным решением является металлургия — сделать более прочные и легкие клапаны, способные выдержать все удары и жар камеры сгорания. Отсюда использование титановых клапанов в некоторых двигателях спортивных мотоциклов (например, GSX-R1000 2017 года).

 

 

Вы действительно не хотите заменять все прокладки на BMW K1600!

 

Все дело во времени

Критическое значение фаз газораспределения.Изменяя ориентацию кулачков и их профили, конструкторы двигателей могут точно установить, когда открываются впускные и выпускные клапаны, как долго они остаются открытыми и когда закрываются. Это оказывает огромное влияние на то, где пиковый крутящий момент и мощность возникают в диапазоне оборотов.

Например, для мотоцикла Harley V-twin вам нужен крутящий момент в нижнем диапазоне оборотов, поэтому вы устанавливаете фазы газораспределения так, чтобы они были максимально эффективными на низких оборотах. На таких оборотах все происходит не слишком быстро, поэтому, например, вы можете открывать впускные клапаны позже и закрывать их раньше, чтобы извлечь как можно больше энергии при взрыве газа.То же самое с выпускными клапанами, поэтому время, когда оба впускных и выпускных клапана открыты (перекрытие), мало.

Проблема в том, что по мере увеличения оборотов не хватает времени, чтобы влить всю необходимую смесь и выпустить весь выхлоп. Итак, с точки зрения гонщика, у двигателя заканчивается затяжка. На высокооборотном четырехцилиндровом двигателе, рассчитанном на максимальную мощность, все наоборот — вы устанавливаете фазы газораспределения для высоких оборотов, когда все движется очень быстро, поэтому впускные и выпускные клапаны должны быть открыты на больший процент цикла хода. чтобы убедиться, что вы получаете много смеси, а затем выпускаете весь выхлоп.Это хорошо, но на низких оборотах это может быть ужасно неэффективно.

Ответ, конечно же, регулировка фаз газораспределения… подробнее об этом можно прочитать здесь.

 

 

Клапаны двигателя

Топливно-воздушная смесь поступает в цилиндры через отверстия впускных клапанов, а сгоревшие газы выбрасываются через отверстия выпускных клапанов. Головка каждого клапана открывает и закрывает эти отверстия цилиндра. Клапаны, используемые в авиационных двигателях, представляют собой обычные тарельчатые клапаны.Створки также типичны по форме и называются то ли грибовидными, то ли тюльпанными из-за сходства с формой этих растений. На рис. 1-20 показаны различные формы и типы этих клапанов.

Рисунок 1-20. Различные типы клапанов.

Конструкция клапана

Клапаны в цилиндрах авиационных двигателей подвергаются воздействию высоких температур, коррозии и рабочих нагрузок; таким образом, металлический сплав в клапанах должен противостоять всем этим факторам. Поскольку впускные клапаны работают при более низких температурах, чем выпускные, их можно изготавливать из хромоникелевой стали.Выпускные клапаны обычно изготавливаются из нихромовой, сильхромовой или кобальт-хромовой стали, так как эти материалы гораздо более термостойкие.

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

Рисунок 1-21. Вид направляющей клапана, установленной на головке блока цилиндров.

Шток клапана действует как направляющая для головки клапана и перемещается в направляющей клапана, установленной для этой цели в головке блока цилиндров.[Рис. 1-21] Поверхность штока клапана закалена для защиты от износа. Шейка — это часть, которая образует соединение между головкой и стеблем. Наконечник клапана закален, чтобы выдерживать удары коромысла клапана, когда он открывает клапан. В обработанную канавку на штоке возле наконечника входят шпонки штока с разрезным кольцом. Эти штоковые шпонки образуют стопорное кольцо, удерживающее стопорную шайбу пружины клапана на месте. [Рис. 1-22]Рис. 1-22. Стержневые шпонки, образующие стопорное кольцо, удерживают стопорные шайбы клапанной пружины на месте.

Стержни некоторых впускных и выпускных клапанов полые и частично заполнены металлическим натрием. Этот материал используется потому, что он является отличным проводником тепла. Натрий плавится примерно при 208 °F, и возвратно-поступательное движение клапана обеспечивает циркуляцию жидкого натрия, позволяя ему отводить тепло от головки клапана к штоку клапана, где оно рассеивается через направляющую клапана к головке цилиндра и охлаждающим ребрам. . Таким образом, рабочая температура клапана может быть снижена на 300–400 °F.Ни при каких обстоятельствах клапан, заполненный натрием, нельзя вскрывать или подвергать обработке, которая может привести к его разрыву. Воздействие наружного воздуха на натрий в этих клапанах приводит к возгоранию или взрыву с возможными травмами.

Наиболее часто используемые впускные клапаны имеют сплошные штоки, а головка либо плоская, либо в форме тюльпана. Впускные клапаны маломощных двигателей обычно имеют плоскую головку. В некоторых двигателях впускной клапан может быть типа тюльпана и иметь меньший шток, чем выпускной клапан, или он может быть подобен выпускному клапану, но иметь сплошной шток и головку.Хотя эти клапаны похожи, они не взаимозаменяемы, поскольку поверхности клапанов изготовлены из разных материалов. Впускной клапан обычно имеет плоскую фрезу на конце, чтобы его можно было идентифицировать.

Рекомендация бортмеханика

   

Что такое клапаны в автомобильных двигателях и как они работают?

За прошедшие века многочисленные открытия изменили мир к лучшему. Это высказывание ничем не отличается, когда речь идет о автомобильных двигателях. Автомобильные двигатели в современном мире надежны, эффективны и обладают большей адаптируемостью и разнообразием, чем в старые времена.При должном уходе и внимании автомобильные двигатели могут работать целую вечность. За счет разработки и усовершенствования автомобильных двигателей автомобильные компании дополнительно улучшили и усилили основные параметры этих двигателей. Клапаны в автомобильном двигателе играют очень важную роль в этом отношении.

Роль современных клапанов в автомобильных двигателях

Люди, должно быть, часто слышали термин «получение работы клапана». Однако этот термин больше использовался в старину, потому что более ранние автомобили постоянно требовали регулировки и ремонта своих клапанов.Если кто-то до сих пор владеет этим классическим винтажным автомобилем, то может возникнуть эта проблема. Однако с клапанами автомобильного двигателя нового поколения таких проблем нет.

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

Что такое клапаны в автомобильных двигателях?

Клапаны в автомобильных двигателях представляют собой механические элементы, используемые в двигателях внутреннего сгорания для обеспечения или уменьшения движения газа или жидкости из цилиндров или камер сгорания взад и вперед по всей функциональности автомобильного двигателя. Клапан автомобильного двигателя технически работает так же, как и многие другие типы клапанов.

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

Автомобильные двигатели знакомы с многочисленными типами двигателей внутреннего сгорания, независимо от того, работают ли они на таких горючих веществах, как бензин, дизельное топливо, бензин, керосин, пропан (LP) или природный газ (CNG). Типы автомобильных двигателей различаются по количеству цилиндров в камере сгорания и способствуют выработке энергии за счет воспламенения топлива.

Еще больше разнообразят по типу работы (4-тактные или 2-тактные) и по схеме расположения клапанов в двигателе автомобиля. Пара клапанов двигателя используется для каждого цилиндра в двигателе каждого автомобиля; впускной (или абсорбционный) клапан и выпускной клапан.

Работа клапанов в автомобильных двигателях

В четырехтактных или четырехтактных двигателях внутреннего сгорания в автомобильных двигателях используются два основных типа клапанов . Эти клапаны известны как выпускной клапан и впускной клапан .

Впускные клапаны откручиваются для обеспечения движения воздуха или горючей смеси в цилиндр автомобильного двигателя, что делается до воспламенения и сжатия. С другой стороны, выпускной клапан откручивается, чтобы обеспечить выброс газов, которые используются в процессе сгорания после воспламенения.

При обычном функционировании коленчатый вал двигателя, прикрепленный к поршню, крепится к распределительному валу как компонент системы клапанной цепочки автомобильного двигателя. Когда коленчатый вал движется, его действия передают движение распределительному валу с помощью зубчатого ремня, зубчатой ​​цепи или других приспособлений.

Синхронизация и выравнивание положения распределительного вала (определяющего положение клапанов цилиндра) и коленчатого вала (определяющего положение поршня в цилиндре) чрезвычайно важны для высококлассной работы двигателя, а также для предотвращения вмешательства в работу клапанов и поршней в огромных двигателях сжатия. Во время впускного цикла поршень впускного цилиндра поворачивается вниз, когда впускной или впускной клапан отвинчивается.

Движение поршня создает отрицательную силу, которая позволяет подавать топливо или воздух в цилиндрический ствол.Сразу после того, как поршень достигает самой глубокой точки в стволе (также воспринимаемой как нижняя мертвая точка), впускной клапан закрывается.

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

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

Позже, во время силового цикла, горючая или воздушная смесь сгорает, что вызывает извержение, которое толкает поршень назад в самую глубокую точку и смещает химическую энергию, высвобождаемую при воспламенении воздуха и горючей смеси, в круговое движение коленчатого вала. .

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

Выхлопная система крепится к выпускному коллектору и содержит набор трубок, включающих кожух для подавления шума двигателя и систему каталитического нейтрализатора для контроля выбросов от зажигания турбины.

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

Автомобильные двигатели с различными цилиндрами, соответствующие четыре серии работают синхронно и последовательно в каждом цилиндре, так что двигатель определяет постоянную динамику и дополнительно уменьшает шум и колебания.

Расположение поршневого, клапанного и горения достигается с помощью четкого технического чертежа и электрической синхронизации знаков горения к искровым соединениям, воспламеняющим воздух и горючую смесь.

Знаете ли вы: какие существуют типы колес?

Движение клапанов в автомобильных двигателях

Движение клапанов в автомобильных двигателях управляется с помощью распределительного вала двигателя.Распределительный вал двигателя содержит последовательность узлов или кулачков, которые помогают создать прямолинейное движение клапана за счет вращения распределительного вала по окружности. Количество кулачковых узлов, присутствующих на распределительном валу, эквивалентно количеству клапанов в двигателях.

Когда распределительный вал находится в головке цилиндра, он распознается как конструкция с верхним расположением распредвала (OHC). Напротив, когда распределительный вал расположен в блоке двигателя, это известно как конструкция с верхним расположением клапанов (OHV).

Фундаментальное смещение клапанов двигателя за счет установки кулачка на рычаг или толкатель создает привод, который давит на шток клапана и дополнительно сжимает пружину клапана.Это действие устраняет тугость пружины, которая удерживает клапан в закрытом состоянии.

Это вращение штока клапана поднимает клапан из положения в головке цилиндра и отвинчивает его. Как только кулачковый узел перемещается и распределительный вал поворачивается, эксцентриковая часть больше не находится в прямой связи с толкателем или рычагом; натяжение пружины герметизирует клапан, когда шток клапана движется к центральному положению кулачкового узла.

Поддержание зазора между коромыслом или кулачком клапана и штоком клапана очень важно для нормального функционирования клапанов в автомобилях.Требуется небольшая очистка, чтобы убедиться, что элементы из сплава работают хорошо, так как при работе турбины возникает тепло.

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

Если степень очистки клапана слишком высока, то в этом случае клапаны разблокируются позже обычного времени и быстро закроются. Эта проблема может снизить производительность двигателя и усилить звук двигателя.

Аналогичным образом, если зазор клапана слишком короткий, клапаны в двигателях не будут закрываться полностью, что приведет к ухудшению компрессии. Современный автомобильный сектор производит управляемые давлением и автоматические клапаны в автомобильных рычагах, которые самокомпенсируются и еще больше снижают потребность в замене клапанов.

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

Это может вас заинтересовать: Эволюция автомобилей

Типы клапанов двигателя

Помимо разграничения клапанов в двигателях по их функциям (функции выпуска и впуска), существуют различные типы клапанов двигателя, которые существуют на основе по компоновке и используемым элементам. Основные типы клапанов:

Монометаллические клапаны:

Как следует из их названия, они сделаны из единого элемента, который создает как головку клапана, так и шток клапана.Клапаны такого типа в двигателях обладают отличной противопожарной защитой, а также обладают неизмеримыми антиабразивными свойствами.

Биметаллические клапаны:

Они также известны как двухсплавные клапаны двигателя. Эти клапаны в автомобилях создаются путем объединения двух отдельных элементов с использованием метода шлифовальной сварки для производства клапана двигателя, который имеет твердый раствор стали на крышке клапана и мартенситный металл для ствола клапана.

Характеристики каждого стального элемента могут соответствовать требуемому объекту.Твердый стальной металл на верхней части клапана обеспечивает отличную защиту от тепла и ржавчины. С другой стороны, мартенситный элемент на стержне клапана обеспечивает невероятную пластическую прочность и защиту от грубых повреждений.

Полые клапаны

Они изготовлены с уникальным биметаллическим клапаном, который представляет собой глубокую яму, заполненную натрием. Его глубокая конструкция способствует более заметному замещению энергии внутри штока клапана по сравнению с клапанами с твердой конструкцией, поскольку мартенситный магистральный элемент является более качественным проводником тепла, чем цельный стальной колпачок.

Глубокие клапаны в высшей степени подходят для применения в современных автомобильных двигателях, которые передают более высокий потенциал из менее плотных конфигураций двигателя, которые поддерживают более высокие температуры выхлопных газов, которые твердые клапаны в автомобилях не в состоянии регулировать. Эти более высокие температуры выхлопных газов являются результатом многочисленных обстоятельств, в том числе:

• Стремление к скудному методу сжигания, который уменьшает воздействие парниковых газов.
• Конфигурации двигателя с высокой степенью сжатия и более высокой силой сгорания повышают производительность.

В двигателе автомобиля есть различные типы клапанов. Закрытые автомобильные клапаны состоят из трубы или крышки, расположенной между поверхностью цилиндра и поршня, который либо вращается, либо скользит, когда он приводится в движение распределительным валом вместе с другими клапанами в двигателях.

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

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

Если проблему игнорировать, она может перерасти в более серьезные и дорогостоящие затруднения в будущем. Эти проблемы с клапанами в двигателе легко устранить при надлежащем обслуживании.Клапаны в двигателях необходимо всегда проверять и регулярно смазывать, а если проблема не устранена, необходимо проконсультироваться со специалистом.

Клапаны двигателей с электронным управлением: идея, время которой пришло… и прошло? Часть 3: Электронный бескулачковый подход

Бескулачковый двигатель внутреннего сгорания с электронным управлением казался хорошей идеей, но технические и рыночные реалии задушили ее принятие.

В предыдущих частях этой статьи обсуждалась работа стандартного двигателя внутреннего сгорания с кулачковым приводом и парой впускных и выпускных клапанов с механическим приводом для каждого цилиндра.В этом разделе рассматривается альтернатива бескулачковой системе с электронным управлением.

В течение многих лет автомобильные инженеры знали, что если бы они могли реализовать больший контроль и возможность регулировки фаз газораспределения, они могли бы повысить выходную мощность двигателя и уменьшить выбросы загрязняющих веществ в выхлопных газах двигателя. Этот подход начинается с интеллектуальной системы синхронизации, которая включает датчик угла поворота коленчатого вала двигателя для подачи входного сигнала и процессор для выполнения алгоритмов, а затем приводит в действие клапаны с электронным управлением.Эта комбинация была бы естественным подходом для инженеров при разработке системы управления двигателем, реализованной в блоке управления двигателем (ECU).

Чтобы это произошло, необходимы три критических элемента, в дополнение к датчику угла поворота коленчатого вала (который теперь является стандартным почти для всех автомобилей): усовершенствования алгоритмов ECU, ИС управления питанием для управления электронными клапанами и сами приводы электронных клапанов. , Целью является гибкая система управления клапаном, которая повышает производительность при одновременном снижении выбросов.Эта система, которую иногда называют «бескулачковой», позволяет подсистемам управления двигателем изменять фазы газораспределения, высоту подъема клапанов и степень сжатия в зависимости от нагрузки двигателя, температуры, топливно-воздушной смеси и других факторов. Время можно было непрерывно регулировать для динамического баланса характеристик двигателя по таким параметрам, как мощность, выбросы и топливная экономичность, в зависимости от непосредственных приоритетов.

Кроме того, с бескулачковыми клапанами с электронным управлением синхронизация и работа каждого клапана не зависят от других, что обеспечивает значительную эксплуатационную гибкость.Например, если нагрузка на двигатель небольшая, модуль управления даже позволяет деактивировать цилиндры для экономии топлива. Такая система могла бы даже компенсировать износ компонентов с течением времени и срок службы двигателя.

Нелегко реализовать

С концептуальной точки зрения заменить механический клапанный механизм на процессорный несложно. На практике, тем не менее, успешному внедрению мешают серьезные препятствия, в дополнение к долгому и устоявшемуся послужному списку (и комфорту) существующего подхода.Легко подумать: «Что в этом такого наивного? Просто используйте цифровой выход процессора для управления приводом, который управляет соответствующим клапаном», но существуют серьезные ограничения, стандарты и долгосрочные проблемы, с которыми сталкиваются автомобильные инженеры.

Существует два подхода к электронному управлению клапаном. В первом используется соленоид, надежный и понятный преобразователь для преобразования приложенного тока в линейное движение и статическую силу. Однако существуют проблемы, если вы используете соленоид в качестве привода под капотом (рис. 1) .

Рис. 1. Одностороннее соленоидное устройство (приводимое в действие электромагнитом) является одним из способов управления клапанами. (Изображение: Университет Клемсона)

Во-первых, импульс тока, необходимый для активации соленоида с силой и скоростью, требуемыми в этом приложении, велик, и его трудно получить от источника питания 12 В автомобиля без толстых кабелей питания. По этой причине соленоидный подход должен подождать, пока автомобили не перейдут с источников питания 12 В на более эффективный стандарт 42 В, который автопроизводители уже постепенно внедряют в течение следующих нескольких лет.

Здоровенный MOSFET или аналогичный электронный переключатель также необходим для управления током для каждого соленоида с промежуточным драйвером для взаимодействия между относительно скромным цифровым выходным приводом процессора фаз газораспределения и MOSFET, который управляет соленоидом как приводом. Хотя этот соленоид работает с умеренным рабочим циклом, его общая скорость работы достаточно высока, чтобы возникали проблемы с самонагревом. Кроме того, жара под капотом, особенно высокая возле двигателя, усугубляет эти проблемы.Количество циклов соленоидов за весь срок службы исчисляется миллионами, а сочетание тепловых и рабочих циклов вызывает серьезные проблемы с надежностью.

Только соленоиды могут срабатывать в любом направлении, когда к ним подается противоположное питание. Но это сложно сделать в заземленной среде с однополярным питанием, такой как автомобиль или грузовик. Практичнее использовать пружину для развития возвратной силы. Затем соленоид должен открыть нормально закрытый клапан, преодолев силу пружины. Соленоид может быть сконструирован с парой пружин, в которых приложенная сила преодолевает силу возвратной пружины, в то время как вспомогательная пружина толкает соленоид в направлении срабатывания и уменьшает необходимый удерживающий ток.В других подходах используется пара соленоидов в двухтактном исполнении, один из которых закрывает, а другой открывает клапан (рис. 2 и рис. 3) . Однако все эти факторы усложняют и удорожают конструкцию.

Рис. 2. В более продвинутом подходе используется пара противоположных соленоидов для лучшего управления клапаном, показанный здесь для закрытого положения клапана. (Изображение: Университет Клемсона) Рис. 3: То же устройство с двумя соленоидами; здесь для открытого положения клапана. (Изображение: Университет Клемсона)

Кроме того, соленоиды являются исполнительными механизмами включения/выключения с относительно фиксированными характеристиками силы в зависимости от расстояния.Без пружин или других внешних сил сила соленоида изначально минимальна, поскольку магнитное поле притягивает заготовку сердечника к ее центру; сила наибольшая в центре в конечной точке покоя привода.

Следовательно, соленоид достаточно сильно закрывает клапан, что усугубляет износ уплотнений клапана, если только не будет добавлен демпфирующий механизм, такой как пружины или другие компоненты. (Вспомните, что механический клапанный механизм на основе кулачка решает эту проблему расстояния/силы за счет тщательного формирования профиля кулачков кулачка.) Один из подходов заключается в создании соленоида с обратной связью с датчиком, который отслеживает положение сердечника и использует эту информацию для модуляции управляющего тока. Но такой подход также усложняет и удорожает конструкцию.

Альтернативой соленоиду является клапанный механизм с гидравлическим приводом. В этой конструкции, разработанной компанией Sturman Industries (Колорадо), в настоящее время принадлежащей компании Virtual Energy, небольшой и быстродействующий электрогидравлический привод обеспечивает «мускулы» для движения клапана под управлением цифрового клапана с электронным управлением (рис. 4) .

Рис. 4: Электрогидравлическое управление клапаном от Sturman Industries (теперь Virtual Energy) является возможной альтернативой управлению клапаном с электромагнитным приводом. (Изображение: Virtual Energy)

Энергия жидкости проходит через систему впрыска топлива и насос. Этот цифровой клапан использует остаточный магнетизм (магнитное поле, которое остается после намагничивания объекта), чтобы удерживать клапан открытым без подачи тока после того, как импульс тока перемещает клапан. (Помимо Sturman, усилия прилагают британская Camcon Automotive Ltd и шведская FreeValve, дочерняя компания Koenigsegg Automotive.)

Инженеры разработали этот тип клапана во время космической программы «Аполлон», и Стурман модифицировал его для управления двигателем. По словам Стурмана, клапан обеспечивает гораздо большее давление в сочетании с точным контролем положения, поскольку гидравлический клапан представляет собой линейный преобразователь. Ток протекает через две маленькие катушки по обе стороны от небольшого золотника, который управляет потоком жидкости, а не через большой соленоид; в результате время отклика системы примерно в пять раз быстрее в конструкции на основе катушки, чем в конфигурации на основе соленоида.Процессор может модулировать движение золотника и, таким образом, поток жидкости и мощность, чтобы получить требуемый профиль силы и расстояния.

В заключительном разделе этой статьи рассматривается статус и перспективы применения бескулачковых клапанов двигателей с электронным управлением.

Связанное содержимое EE World

Понимание конструкции автомобильного двигателя с функцией остановки/запуска, часть 6: ответы и обходные пути (содержит ссылки на предыдущие части с 1 по 5)
Цифровые клапаны открывают новые возможности для двигателей
Одноэлементный датчик скорости с обнаружением зубьев IC

Каталожные номера

• Автомобиль и водитель, «Объяснение изменения фаз газораспределения: оценка того, насколько быстро работают двигатели»
• New Atlas, «Первые в мире полностью цифровые клапаны открывают возможности двигателя»
• Motor Authority, «Полностью цифровые клапаны могут изменить будущее двигателей внутреннего сгорания»
• Motor Authority, «Объяснение техники» касается бескулачкового двигателя Koenigseggs»
• Университет Клемсона, «Электронный контроль фаз газораспределения»
• Университет Клемсона, «Бескулачковые двигатели»
• Motor1, «Полностью цифровые клапаны могут значительно улучшить ДВС»
• Википедия, «Бескулачковый поршневой двигатель»
• Top Gear, «Вот как работает бескулачковый двигатель Koenigsegg Gemera мощностью 600 л.с.»
• Hackaday, «Где все бескулачковые двигатели?»
• The Wall Street Journal, «Газовые двигатели и люди, стоящие за ними, уступают место электромобилям»
• Википедия, «Десмодромный клапан»
• Virtual Energy, «Приведение в действие бескулачкового гидравлического клапана (HVA)»
• Конструкция машины, «Улучшение автомобильных двигателей с помощью усовершенствованных регулируемых гидравлических клапанов»
• Skill-Lync, «Проектирование и моделирование MBD клапанного механизма двигателя внутреннего сгорания и анализ методом конечных элементов коромысла»
• Университет Ватерлоо, «Новая полностью гибкая регулируемая система привода клапана»
• Университет Ватерлоо, «Новая полностью гибкая регулируемая система привода клапана»
• Университет Ватерлоо, «Система привода гидравлического регулируемого клапана: разработка и проверка»

.