Клапанный механизм

 

 

 

Устройство газораспределительного механизма Устройство газораспределительного механизма современного двигателя

Клапанный механизм включает в себя следующие детали: клапаны, на­правляющие втулки, седла клапанов, возвратные пружины, опорные тарел­ки, сухари, механизм вращения клапана (двигатель ЗИЛ-508.10).

Клапаны предназначены для герметизации цилиндра при тактах сжатия и рабочего хода и соединения их с трубопроводами впускной или выпускной системы при тактах впуска или выпуска в процессе газообмена.

Условия работы клапанов:

• большие динамические нагрузки;

• высокие скорости перемещения;

• неравномерный нагрев отдельных участков;

• повышенная коррозионно-активная среда.

Материал изготовления клапанов

Клапаны изготовляются из легированных сталей с высоким содержани­ем хрома и никеля.

 

 

Устройство клапана

Притирка клапанов Притирка клапанов обеспечивают лучшую герметичность. Как проводится притирка клапанов и какие приспособления используются для притирки клапанов

Клапан состоит из головки (или тарелки) и стержня. Различают клапа­ны с плоской, выпуклой и тюльпанообразной головками. Головки обычно имеют небольшой (около 2 мм) цилиндрический поясок и уплотнительную фаску, снятую под углом 45 и 30 градусов. Уплотнительные фаски клапанов шли­фуют и притирают к седлам (притирка клапанов), а стержни подвергают термообработке, шли­фовке, полировке и покрывают хромом.

Торцы стержней (3—5 мм) закали­вают. На концах стержней имеются цилиндрические, конусные или фасон­ные проточки для крепления клапанных пружин.

Чтобы уменьшить напряженность выпускных клапанов, возникающую вследствие высоких температур, в ряде двигателей применяют натриевое ох­лаждение. С этой целью клапан выполняют полым с утолщенным стержнем и примерно на 1/3 полости заполняют металлическим натрием, температура плавления которого составляет около 97 К. В рабочем состоянии расплав­ленный натрий, перемещаясь внутри полости при возвратно-поступатель­ном движении клапана, увеличивает интенсивность отвода теплоты от горя­чей головки к более холодному стержню и далее к направляющей втулке.

Направляяющие втулки

Направляющие втулки обеспечивают строго перпендикулярное относи­тельно седла перемещение клапанов. Материалом для изготовления направ­ляющих втулок служат в основном перлитный чугун и металлокерамика, представляющая собой смесь из порошков железа, меди и графита, которые подвергаются прессованию, спеканию в печи и пропитыванию маслом.

Отвозможного просачивания в цилиндры масла, стекающего по стержням впускных клапанов, последние снабжаются само подвижными манжетами.

Рассухариватели клапанов Рассухариватели клапанов используются для сжатия и рассухаривания пружин клапанов

Клапанные пружины

Клапанные пружины обеспечивают плотное прилегание клапанов к сед­лам и своевременное их закрытие после завершения действия кулачков рас­пределительного вала. Характеристику (жесткость) клапанных пружин под­бирают из условий сохранения кинематической связи между деталями меха­низма газораспределения. Клапанные пружины изготовляются из стальной проволоки диаметром 4-6 мм, легированной марганцем и хромом.

Нижним концом пружина опирается на головку блока цилиндров через специальную опорную тарелку, а верхним концом соединяется двумя сухарями с клапаном через верхнюю тарелку. Для этой цели сухари на внут­ренней поверхности имеют выступы, которые входят в проточку клапана, а гладкая наружная поверхность сухарей выполнена в виде усеченного конуса.

Два сухаря установленные на клапан, образуют опорную коническую поверхность, которая сопрягается с опорной поверхностью проточки в верхней тарелке, и это соединение удерживается в замкнутом состоянии за счет предварительного сжатия пружины. Чтобы устранить возможность возникновения опасного для прочности пружин резонанса, на клапаны ставят по две пружины с навивкой витков в противоположные стороны или делают пружины с переменным шагом навивки.

Седла клапанов

Седла клапанов. Наиболее важным сопряжением, определяющим долго­вечность механизма газораспределения, является сопряжение седло — кла­пан, так как оно подвержено ударным нагрузкам при посадке клапана и значительным термическим перегрузкам. Седло клапана, с которым сопри­касается уплотнительная фаска клапана, обрабатывают инструментом с уг­лами заточки 15, 45 и 75 градусов таким образом, чтобы уплотнительный поясок седла имел угол 45 градусов и ширину около 2 мм. По своим размерам поясок дол­жен подходить ближе к меньшему основанию конусной фаски клапана. Фаска клапана имеет меньший угол и соприкасается с седлом только узким пояском у своего большого основания, что обеспечивает хорошее уплотне­ние клапанного отверстия. Вставные седла изготовляются в виде отдельных колец из специального чугуна, легированной стали или металлокерамики.

Механизм вращения клапана

Для поддержания в рабочем состоянии контактных поверхностей уплотнительных фасок выпускных клапанов иногда применяют специальные устройства, позволяющие принудительно поворачивать клапаны в процессе работы.

Механизм вращения клапана состоит из неподвижного корпуса, в наклонных канавках которого расположены пять шариков с возвратными пружинами, дисковой пружины и опорной шайбы с замочным кольцом. Механизм вращения клапана устанавливается в расточке, сделанной в головке блока цилиндров иол опорной шайбой клапанной пружины. При закрытом клапане давление на дисковую пружину невелико, и она вогнута наружным краем вверх, а внутренним краем опира­ется в заплечик корпуса. Шарики отжаты пружинами в исходное положе­ние. В момент открытия клапана усилие со стороны клапанной пружины возрастает, под действием чего дисковая пружина, выпрямляясь, перелает усилие на шарики и вызывает их перемещение в углубление. Когда клапан закрывается, сила, действующая на дисковую пружину, уменьшается, и она, выгибаясь, освобождает шарики. Шарики под действием возвратных пру­жин перемешаются в исходное положение, что приводит к повороту клапа­на на некоторый угол (клапаны совершают 20—40 оборотов в минуту).

В некоторых двигателях применяют менее эффективное, но более про­стое устройство, основанное на использовании способа крепления клапан­ной пружины на стержне клапана. Крепление пружины на клапане состоит из опорной тарелки, втулки и двух сухарей.

Неисправности ГРМ, подробнее

Клапанный механизм

16.05.2010

Краткий обзор типов клапанного механизма

Воздух и топливо входят в камеру сгорания, а отработавшие газы покидают ее через порты клапанов.

Клапаны, расположенные в портах камеры сгорания, открываются и закрываются, позволяя обеспечивать прохождение воздушно-топливной смеси/отработавших газов или герметизировать камеру сгорания. Для правильной работы двигателя клапаны должны открываться и закрываться в правильные моменты времени. Фазы газораспределения (моменты открывания или закрывания клапанов) задаются распределительным валом, воздействующим на клапанный механизм.

В автомобильных двигателях используются два основных типа клапанного механизма. Это -клапанный механизм с верхним расположением клапанов (OHV) и клапанный механизм с верхним расположением распределительного вала (ОНС). В клапанном механизме OHV используется один распределительный вал, центрально расположенный в блоке цилиндров. Кулачки распределительного вала посредством группы взаимосвязанных механических элементов управляют моментами открывания и закрывания клапанов, расположенных в головке цилиндров. Клапанный механизм ОНС использует один или несколько распределительных валов, установленных прямо на головке цилиндров над клапанами.

Моменты открывания и закрывания клапанов задаются кулачками распределительного вала (валов).
 
Клапанный механизм со штангами толкателей (OHV)

Двигатели со штангами толкателей, также известные как двигатели с верхним расположением клапанов (OHV), имеют один распределительный вал, расположенный в блоке цилиндров. Клапаны располагаются в головке цилиндров над камерой сгорания. Клапаны открываются и закрываются в результате воздействия кулачков распределительного вала на толкатели, штанги толкателей и клапанные рычаги («коромысла»).

Основные элементы клапанного механизма OHV — это:
•    Головка цилиндров
•    Клапаны
•    Седла клапанов
•    Направляющие втулки клапанов

•    Клапанные пружины
•    Распределительный вал
•    Штанги толкателей
•    Толкатели
•    Клапанные рычаги
•    Привод распределительного вала
•    Привод клапана с верхним расположением

Двигатели имеют каналы, которые пропускают воздушно-топливную смесь в цилиндры и выпускают отработавшие газы, образующиеся после сгорания смеси. Эти каналы, называемые портами клапанов, очень плотно герметизируются на протяжении четырехтактного цикла. Клапаны должны открывать и закрывать порты в точные моменты времени.

Когда распределительный вал вращается, кулачок воздействует на толкатель. Толкатель нажимает на штангу толкателя, которая толкает вверх один из концов клапанного рычага. Другой конец клапанного рычага надавливает на шток клапана и заставляет клапан преодолевать усилие пружины и открываться. После того как кулачок проходит толкатель, клапанная пружина воздействует на клапан, и далее на клапанный рычаг, штангу толкателя и толкатель. Когда кулачок поворачивается достаточно далеко, клапан плотно закрывается в седле клапана.

Привод распределительного вала

В двигателях ОНС распределительный вал (ы) располагается в головке цилиндров.

Преимущества верхнего распределительного вала заключаются в следующем:

•    Меньшее количество элементов в клапанном механизме
•    Более высокая точность и прямой привод клапанов
•    Уменьшение потерь на трение

Один распределительный вал с верхним расположением (SOHC)

Двигатели SOHC обычно имеют по два клапана на цилиндр. В двигателях SOHC используются толкатели роликового типа, которые располагаются под распределительным валом, или клапанные рычаги, которые находятся над распределительным валом.

Два распределительных вала с верхним расположением (DOHC)

В двигателе DOHC работа по открыванию клапанов распределяется между двумя распределительными валами. В двигателях DOHC обычно имеется по четыре клапана на цилиндр. Большее количество клапанов на цилиндр позволяет более эффективно впускать воздушно-топливную смесь на ходе впуска и выпускать отработавшие газы на ходе выпуска.

В двигателях DOHC для воздействия на клапаны используются или толкатели роликового типа или механические толкатели прямого действия.

Привод распределительного вала

Задача газораспределительного механизма заключается в координации впуска воздушно-топливной смеси и выталкивания отработавших газов при возвратно-поступательном перемещении поршня. Это выполняется посредством синхронизации вращения коленчатого вала с распределительным валом (ами). Т.к. коленчатый вал выполняет два оборота на каждый цикл сгорания, а распределительный вал делает только один оборот, передаточное число всегда должно быть равно 2:1. Моменты открывания и закрывания клапанов обозначаются в градусах поворота коленчатого вала. Имеются различные варианты привода распределительного вала. В качестве привода клапанного механизма (а точнее, распределительного вала) могут использоваться:

•    Зубчатые колеса
•    Цепь
•    Ремень

Головка цилиндров для клапанного механизма со штангами толкателей (OHV)

Головка цилиндров крепится болтами сверху на блоке цилиндров и образует «крышу» камеры сгорания. Головка цилиндров:
•    уплотняет верхние зоны цилиндров.
•    размещает свечи зажигания.
•    размещает седла клапанов, направляющие втулки клапанов и порты для впускных и выпускных клапанов.
•    размещает клапанный механизм.
•    имеет опорные поверхности для установки впускного и выпускного коллекторов.

Как и блок цилиндров, головка цилиндров изготавливается из чугуна или алюминиевого сплава. Впускной и выпускной коллекторы крепятся к головке цилиндров напротив портов клапанов. Большинство двигателей V-6 или V-8 имеют по две головки цилиндров — по одной для каждого ряда цилиндров. Верхняя часть головки цилиндров изготавливается таким образом, чтобы на ней можно было установить клапанные рычаги или другие элементы клапанного механизма.

Прокладка головки цилиндров

Прокладка головки цилиндров обеспечивает газо- и водонепроницаемость стыка между головкой цилиндров и блоком цилиндров. Кроме того, прокладка головки цилиндров компенсирует любые незначительные неровности, имеющиеся на сопрягаемых поверхностях. По этой причине прокладка головки цилиндров должна изготавливаться из достаточно податливого материала.

Болты головки цилиндров

Болты крепления головки цилиндров надежно фиксируют головку цилиндров относительно блока цилиндров. Имеются два типа болтов крепления головки цилиндров: обычные и «с затяжкой до предела текучести». Обычные болты затягиваются поэтапно с использованием динамометрического ключа с постепенным увеличением момента затяжки. Болты с затяжкой до предела текучести также затягиваются с последовательным постепенным увеличением момента затяжки. Однако, заключительная стадия — это затяжка болтов на заданный угол, используя угломер. На этой заключительной стадии резьба слегка деформируется, что способствует созданию большей «несущей способности» болта. Вследствие деформирования резьбы болтов крепления головки цилиндров в процессе затягивания, болты с затяжкой до предела текучести можно повторно использовать только в том случае, когда это разрешено изготовителем автомобиля.

Клапаны

Клапан имеет круглую головку с конической поверхностью (фаской), которая уплотняется в седле в головке цилиндров. Вследствие конструкции клапана, имеющей шток и головку, такой клапан иногда называется тарельчатым клапаном.

Головка клапана — это больший по диаметру конец клапана, который герметизирует порт клапана. Поверхность головки цилиндров, относительно которой клапан обеспечивает уплотнение, называется седлом клапана. Головка клапана имеет механически обработанную поверхность, называемую посадочной фаской или рабочей (уплотняющей) поверхностью клапана. Посадочная фаска клапана — это место контакта между клапаном и седлом клапана. И посадочная фаска клапана и седло клапана должны быть механически обработаны таким образом, чтобы образовать герметичное уплотнение при закрытом положении клапана. Полный контакт между клапаном и седлом клапана необходим для того, чтобы отводить тепло от рабочей поверхности клапана в головку цилиндров. «Стойкость клапана» определяется толщиной головки клапана.

Седло клапана

Седло клапана — это зона контакта головки цилиндров с посадочной фаской клапана, когда клапан находится в закрытом положении. Седла имеются и у впускных и у выпускных клапанов. Зона седла клапана должна быть достаточно твердой, чтобы постоянно противостоять ударам, т.к. клапан открывается и закрывается достаточно быстро. Седло также должно быть способно обеспечивать теплопередачу, чтобы клапан не перегревался и не деформировался. Поскольку отработавшие газы коррозионно агрессивны, седла выпускных клапанов должны быть устойчивыми к воздействию коррозии. Вставное седло клапана запрессовывается в головку цилиндров. Эта вставка изготавливается из материала, отличного от материала головки цилиндров и имеющего необходимую твердость, тепловые и противокоррозионные свойства.

Шток клапана

Шток клапана — это длинная, узкая часть, расположенная над головкой. Шток клапана имеет канавку на конце, которая используется для закрепления клапана в головке цилиндров посредством сухарей. На конце штока клапана устанавливается клапанная пружина. Пружина сжимается в требуемом положении на штоке клапана посредством того, что снизу она опирается на поверхность гнезда пружины в головке цилиндров, а сверху фиксируется в требуемом положении на верхней части штока клапана посредством тарелки и сухарей. Тарелка и сухари удерживаются в требуемом положении постоянным давлением на них со стороны пружины и фиксируются в канавке штока клапана, таким образом обеспечивая постоянное стремление клапана в закрытое положение. Шток клапана проходит через направляющую втулку клапана, которая также удерживает клапан в требуемом положении в головке цилиндров.

Направляющие втулки клапанов

Направляющие втулки клапанов обеспечивают точность посадки клапанов в головке цилиндров. Они позволяют штокам клапанов проходить через камеру сгорания к верхней зоне головки цилиндров, в которой устанавливаются клапанные пружины. Некоторые направляющие втулки клапанов являются неотъемлемой частью отливки головки цилиндров. Другие направляющие втулки клапанов представляют собой вставки из «мягкого» сплава, которые изготавливаются отдельно и затем запрессовываются в головку цилиндров. Радиальный зазор между направляющей втулкой клапана и штоком клапана минимален. Он точно рассчитывается только для обеспечения достаточного пространства для смазки и свободного возвратно-поступательного перемещения штока.

Конструкции, в которых на один цилиндр приходится три или четыре клапана, используются потому, что «многоклапанная» схема более точна и эффективна. В трех клапанной конструкции обычно используются два клапана для впуска и один клапан для выпуска. В четырех-клапанной конструкции используются по два клапана для впуска и выпуска.

Клапанный зазор

Когда клапан перемещается в закрытое положение, он должен плотно сесть в седле клапана. Чтобы выполнить это, не должно быть никакого давления на шток клапана. На некоторых двигателях создается небольшое пространство между кончиком штока клапана и приводом (клапанным рычагом, толкателем, гидравлическим толкателем). Это пространство называется клапанным зазором. Клапанный зазор должен быть точно отрегулирован, чтобы избежать повышенного шума и обеспечить надежную работу. Если клапанный зазор слишком велик, двигатель работает шумно. Если клапанный зазор отсутствует, клапан не способен плотно сесть в седле клапана. Отработавшие газы смогут проходить через седло клапана и в конечном счете прожечь отверстие в клапане в месте протечки. В некоторых двигателях клапанный зазор поддерживается механическими мерами, такими как установка регулировочной прокладки.

Конструкции с механической регулировкой зазора могут требовать периодических регулировок. В некоторых двигателях клапанный зазор поддерживается автоматически посредством гидравлических устройств. Гидравлическое устройство (толкатели различной конструкции) удлиняется под воздействием гидравлического давления масла, что позволяет обеспечить постоянный контакт с кончиком штока клапана. При закрывании клапана давление масла сбрасывается, позволяя клапану плотно сесть в седло клапана (закрыться).

Клапанные пружины

Клапанная пружина отвечает за плотность посадки клапана в седле клапана при закрытии клапана. Пружина устанавливается в верхней зоне головки цилиндров вокруг штока клапана. Верхние и нижние тарелки предотвращают износ пружины и удерживают ее на месте. Сухари клапана, устанавливаемые в верхнюю тарелку пружины, фиксируются в канавке штока клапана и удерживают все перечисленные элементы в требуемом положении.

Усилие пружины

Клапанная пружина должна быть способна создавать усилие, достаточное, чтобы удерживать клапан в седле клапана плотно закрытым. Кроме того, клапанные пружины должны удерживать все элементы клапанного механизма в контакте друг с другом, т.к. двигатель работает с высокой частотой вращения. В то же самое время, клапанная пружина не должна создавать слишком большое усилие, т.к. это вызовет преждевременный износ элементов. Поэтому клапанные пружины рассчитываются на создание вполне определенного усилия, отвечающего конкретной конструкции двигателя.

Рабочая высота пружины

Рабочая высота — это длина пружины, когда она установлена в головку цилиндров, а клапан полностью закрыт.

Распределительный вал

Распределительный вал управляет фазами газораспределения клапанов (моментами открывания и закрывания клапанов).

Распределительный вал приводится в движение коленчатым валом посредством зубчатой передачи, цепного или ременного привода.

Распределительный вал вращается с частотой вращения, равной половине частоты вращения коленчатого вала, что позволяет обеспечивать правильное газораспределение в четырех тактах сгорания. Открывание и закрывание клапанов выполняется кулачками, расположенными на распределительном вале. Каждому клапану двигателя, независимо от конструкции последнего, соответствует свой собственный кулачок на распределительном вале. В зависимости от конструкции двигателя в нем может иметься только один или несколько распределительных валов.

Подъем клапана

Высота подъема клапана — это расстояние, на которое приподнимается клапан над седлом клапана при полном открывании клапана. Высота подъема клапана задается высотой кулачка и конструкцией клапанного механизма. Клапан должен приподниматься настолько, чтобы позволить воздушно-топливной смеси свободно входить в цилиндр, а отработавшим газам свободно вытекать из цилиндра, и при этом клапан не должен сталкиваться с поршнем, а пружина не должна заедать.

Продолжительность открытого состояния клапана

Продолжительность открытого состояния клапана -это отрезок времени, в течение которого кулачок распределительного вала удерживает клапан открытым. Продолжительность измеряется в градусах поворота распределительного вала и задается формой кулачка. Изменение продолжительности воздействует на рабочие характеристики двигателя, определяя, какой крутящий момент и мощность генерируются при данной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Перекрытие клапанов

Перекрытие клапанов -это состояние, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно.

Перекрытие клапанов обычно имеет место в последней части хода выпуска четырехтактного цикла. Чтобы обеспечить хорошее прохождение воздушного потока в цилиндр на ходе впуска, впускной клапан должен начать открываться раньше, чем закончится ход выпуска.

Перекрытие клапанов задается расположением кулачков на распределительном вале. Перекрытие клапанов измеряется в градусах поворота распределительного вала. Изменение перекрытия клапанов оказывает влияние на рабочие характеристики двигателя.

Клапанный механизм с верхним расположением клапанов

В двигателе OHV, в котором распределительный вал устанавливается ниже клапанов в блоке цилиндров, для приведения в движение цепи газораспределительного механизма, которая вращает звездочку распределительного вала, используется звездочка коленчатого вала.

Штанги толкателей

В двигателе OHV штанги толкателей передают движение на подъем от распределительного вала и толкателей к клапанам. Штанги толкателей изготавливаются из жесткой стальной трубы и имеют на концах чашеобразные или шаровые головки. На некоторых двигателях используются штанги толкателей с изменяющейся длиной, что позволяет обеспечить первичную регулировку зазора с помощью гидравлических толкателей.

Клапанные рычаги

Клапанный рычаг передает движение от штанги толкателя или распределительного вала к клапану, полностью изменяя направление перемещения. Ось для клапанного рычага проходит через сам рычаг (высверливается отверстие для оси), поэтому клапанный рычаг может качаться на оси такого клапанного рычага.

Толкатели клапанов

Толкатели клапанов передают движение подъема от кулачков к штокам клапанов. Толкатель предохраняет шток клапана от бокового давления. Толкатели могут быть жесткими или иметь гидравлический привод. Кроме того, толкатели могут иметь или плоскую контактную поверхность или роликовый механизм, позволяющий уменьшить трение.

Жесткий толкатель клапана

Жесткий толкатель клапана передает движение от кулачка к клапану. Жесткий толкатель — это цельный элемент, не имеющий никаких движущихся частей. Двигатели, оснащенные жесткими толкателями, требуют выполнения периодических регулировок, позволяющих уменьшить износ клапанного механизма и устранить шум.

Гидравлические толкатели клапанов

Гидравлические толкатели не только передают движение, но также могут компенсировать изменения величины клапанного зазора. Гидравлический толкатель — это гидравлический цилиндр, который регулирует величину клапанного зазора, используя давление моторного масла и усилие, создаваемое внутренней пружиной.

Роликовые толкатели и толкатели с плоской рабочей поверхностью

Распределительный вал, воздействуя на плоскую поверхность толкателя, создает трение. Чтобы уменьшить трение, некоторые толкатели имеют ролик, встроенный в зону контактной поверхности толкателя. Распределительный вал контактирует с роликом, а не с плоской поверхностью (причиной трения). Клапанный рычаг с роликом аналогичен клапанному рычагу и имеет то же самое преимущество, что и роликовый толкатель. Один конец клапанного рычага с роликом подпирается толкателем, который управляет регулировкой зазора. Другой конец клапанного рычага с роликом воздействует на клапан по мере того, как распределительный вал «наезжает» на ролик.

Толкатели клапанов при верхнем расположении распределительного вала (ОНС)

Английский термин «cam follower» — это другой термин для обозначения механического толкателя клапана («mechanical lifter»). Обратитесь к гл. «Толкатели клапанов».

Жесткие толкатели клапанов «поршневого типа»

Жесткие толкатели клапанов, так называемого, «поршневого типа», используемые в двигателях ОНС и DOHC, предлагают способ корректировки клапанного зазора. Регулировочные прокладки различной толщины позволяют изменять зазор между распределительным валом и толкателем.

Гидравлические компенсаторы клапанных зазоров при верхнем расположении распределительного вала (ОНС)

Гидравлический компенсатор клапанного зазора -это вариант гидравлического толкателя для двигателя ОНС. На многих двигателях ОНС клапанные зазоры регулируются автоматически гидравлическими компенсаторами клапанных зазоров. Гидравлические компенсаторы клапанных зазоров устраняют потребность в ручной регулировке клапанов. Гидравлический компенсатор клапанного зазора «поршневого типа» располагается между верхушкой штока клапана и распределительным валом. В этой конструкции распределительный вал контактирует непосредственно с верхней поверхностью регулятора зазора.

Гидравлические компенсаоры клапанных зазоров, установленные в клапанных рычагах

Гидравлические компенсаторы клапанных зазоров, установленные в клапанных рычагах, во многом работают подобно гидравлическому компенсатору зазора «поршневого типа», за исключением того, что они находятся в контакте с клапанными рычагами, а не с распределительным валом.

Гидравлический компенсатор зазора, установленный в клапанном рычаге, не имеет корпуса регулятора, но шариковый клапан, плунжер и внутренний корпус работают также, как и в гидравлическом компенсаторе зазора «поршневого типа», что позволяет поддерживать нулевой клапанный зазор.

Привод распределительного вала с верхним расположением

Чтобы приводить в движение распределительный вал (ы), шкив или звездочка на конце коленчатого вала приводит в движение ремень или цепь газораспределительного механизма, который (ая), в свою очередь, приводит во вращение шкив (ы) или звездочку (и) распределительного вала (ов). Шкивы или звездочки распределительных валов, имеющие кинематическую связь с цепью или ремнем, затем приводят во вращение каждый распределительный вал. Шкив зубчатого ремня газораспределительного механизма, расположенный на коленчатом вале, имеет количество зубьев, равное половине количества зубьев на шкивах распределительных валов, поэтому распределительные валы совершают один оборот на каждые два оборота коленчатого вала. Привод распределительного вала типа ОНС также включает в себя натяжной шкив (натяжитель) и пружину натяжителя или гидравлический автоматический натяжитель, которые обеспечивают натяжение цепи или ремня газораспределительного механизма и фазы газораспределения клапанов.

Комбинированный ременно-цепной привод

Другой тип привода DOHC — это комбинация ременного и цепного привода. В этой конструкции ремень газораспределительного механизма приводит в движение впускной распределительный вал, а цепь газораспределительного механизма -выпускной распределительный вал. Главное преимущество этой конструкции заключается в том, что она позволяет клапанам располагаться под более вертикальным углом. Этот угол обеспечивает увеличение эффективности сгорания, улучшение экономии топлива и более низкую токсичность выхлопа.

Комбинированный ременно-зубчатый привод

В этой компоновке с двумя распределительными валами с верхним расположением (DOHC) ремень и шкив используются для привода от коленчатого вала только одного распределительного вала. Второй распределительный вал приводится в движение от первого посредством зубчатой передачи с косыми зубьями. Одно из косозубых зубчатых колес имеет на один зуб больше, чем другое. Зубчатое колесо с дополнительным зубом называется фрикционным зубчатым колесом, потому что оно обеспечивает плотный контакт между зубчатыми колесами. Это заедание уменьшает уровень шума в шестернях и клапанном механизме в процессе работы.

Регулируемое газораспределение

В некоторых двигателях DOHC используется регулируемое газораспределение (VCT). Аналогичная система известна и под аббревиатурой WT. В любой из этих систем гидравлическое исполнительное устройство изменяет фазы газораспределения клапанов, т.е. моменты открывания и закрывания клапанов. Газораспределение изменяется в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала двигателя и позволяет улучшить характеристики двигателя.

автозапчасти в москве

← Блок цилиндров в сборе Система смазки двигателя →

Детали двигателя 101: Компоненты клапанного механизма | Блог

Детали двигателя 101: Компоненты клапанного механизма

Хоуп Смит

Я координатор по маркетингу Enginetech. У меня есть страсть к маркетингу, социальным сетям и брендингу. Я работаю в команде Enginetech уже 2 года и считаю.

Детали двигателя

могут быть очень запутанными, если вы не понимаете основное назначение и функциональность каждого компонента. Когда вы впервые открываете для себя все тонкости двигателя, может быть несколько незнакомых деталей, которые вы вытащили. Этот блог поможет вам идентифицировать детали вашего двигателя, особенно компоненты клапанного механизма

Понимание назначения деталей двигателя играет ключевую роль в диагностике проблем с двигателем. Это гарантирует, что в случае отказа двигателя вы сможете определить, какая часть двигателя работает неправильно. Итак, давайте поговорим о назначении и функциональности компонентов клапанного механизма.

Компонент клапанного механизма Назначение

Двигатели

с верхним расположением клапанов (OHV) имеют компоненты клапанного механизма, которые состоят из клапанных пружин, коромыслов, толкателей и толкателей. Двигатели с верхним распределительным валом (OHC) имеют компоненты клапанного механизма, которые состоят из клапанных пружин, коромысел и толкателей. Разница между этими двумя двигателями заключается в расположении распределительного вала. Это на сверху головки и без толкателя или ниже головки и включает толкатели? Компоненты клапанного механизма предназначены для открытия и закрытия клапанов. Клапаны должны открываться и закрываться, чтобы всасывать топливо через впускной клапан и выпускать выхлопные газы через выпускной клапан.

Сравнительная диаграмма OHC и OHV предоставлена ​​UKCAR

Функциональность компонентов клапанного механизма — OHV

В двигателе с верхним расположением клапанов процесс клапанного механизма начинается, когда распределительный вал начинает вращаться. В самой высокой точке кулачка распределительного вала подъемник поднимается вверх, что также заставляет толкатель двигаться вверх. Когда подъемник поднимает толкатель, толкатель оказывает давление на нижнюю часть коромысла. Коромысло уравновешено между толкателем и пружиной клапана. Когда толкатель оказывает давление на нижнюю часть коромысла, коромысло поворачивается вниз и сжимает пружину клапана. Сжатие пружины клапана открывает выпускной клапан и выпускает выхлоп. Когда самая высокая точка кулачка распределительного вала возвращается в исходное положение, пружина клапана расслабляется. Это приводит к закрытию клапана и возврату всех остальных компонентов клапанного механизма в исходное положение. Двигатель с верхним расположением клапанов, так же как и двигатель с верхним расположением распредвала, синхронизируется с остальной частью цикла двигателя с помощью установленного времени.

Функциональная схема OHV представлена ​​в «Главе 11, урок 3, верхняя часть двигателя». by Yohanes Hartanto

Функциональность компонентов клапанного механизма — OHC

Двигатель с верхним расположением распредвала запускается аналогично двигателю с верхним расположением клапанов. Распредвал начинает вращаться и процесс начинается. Поскольку распределительный вал расположен в верхней части головки, а не внизу в блоке, толкатели не нужны. Распределительный вал имеет непосредственный контакт с толкателями. Самая высокая точка кулачка распределительного вала соединяется с толкателями и начинает поднимать толкатели, оказывая давление на нижнюю часть коромысла и сжимая пружины клапанов. Процесс готов начаться снова, как только распределительный вал вернется в исходную точку.

Функциональная схема OHV предоставлена ​​Skill-Lync

В зависимости от типа двигателя могут быть варианты компонентов клапанного механизма, которые не обсуждались. Это общий обзор компонентов клапанного механизма популярных двигателей. Теперь, когда мы рассмотрели назначение и функциональность компонентов клапанного механизма, будет легче выявлять и решать проблемы с двигателем.

КОМПОНЕНТЫ, ТИПЫ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ – FAHADH V HASSAN

КЛАПАННЫЙ ПРИВОД: КОМПОНЕНТЫ, ТИПЫ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ

6 марта 2020 г. 1 Комментарий Машиностроение ФАХАД В ХАССАН

Основная функция блока клапанов, как следует из его названия, заключается в управлении открытием и закрытием клапанов, а в более старых моделях — подачей топлива из форсунок. Большинство тяжелых дизельных двигателей, с которыми мы работаем, являются 4-клапанными двигателями, что означает наличие четырех клапанов в каждом цилиндре: 2 впускных и 2 выпускных. В клапанном механизме используются различные компоненты в зависимости от типа, они нажимают или поднимают клапаны, позволяя воздуху поступать и выходить из цилиндра. В середине всех клапанов находится форсунка, которая будет нажиматься для впрыска топлива в цилиндр. Все сроки для этого процесса невероятно точны. Новые двигатели используют электрические сигналы для управления форсункой, а не механической системой клапанов, что делает этот процесс еще более точным.

Большинство новых двигателей имеют верхние распредвалы. В других конструкциях распределительный вал расположен ниже в двигателе и используются толкатели для перемещения узлов клапанов. Распределительный вал вращается зубчатым ремнем, зубчатой ​​цепью или прямой передачей.

КОМПОНЕНТЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛАПАНОВ

Механизм клапанов может состоять из многих компонентов. Ниже приведены наиболее распространенные компоненты клапанного механизма. В зависимости от типа двигателя количество перечисленных ниже деталей может различаться, или двигатель может содержать не все перечисленные детали.

1. Распределительный вал
Распределительный вал представляет собой длинный вал, который проходит через головку или блок двигателя, в зависимости от типа двигателя. По длине вала имеются лепестки, расположенные по-разному. Профиль лопастей имеет яйцевидную форму. Размеры этих лепестков определяют величину подъемной силы. Чем больше подъем, тем дольше клапаны остаются открытыми, что позволяет большему количеству воздуха попасть в цилиндр.

2. Толкатели распределительного вала
Толкатель кулачка — это тип подшипника, который перемещается вдоль кулачков распределительного вала при его вращении, обеспечивая поверхность с низким сопротивлением, на которую кулачок упирается. Толкатель также называют подъемником, а иногда и толкателем. Существует несколько типов кулачковых толкателей, конфигурация которых обычно зависит от того, как они крепятся к сопрягаемой детали. Они будут использоваться, когда кулачок находится в блоке, а не над головой.

3. Толкатели
Толкатели являются одной из тех частей, которые не всегда используются в дизельном двигателе. Они также будут использоваться только тогда, когда кулачок находится в блоке, а не над головой. Толкатель — это стержень, который давит на коромысло. Он будет двигаться в зависимости от движения толкателя распределительного вала. Другая задача толкателя — подача масла к головке блока цилиндров.

4. Коромысел
Коромысел представляет собой поворотный рычаг, который давит на шток клапана. Коромысел иногда называют коромыслами или просто коромыслами. В зависимости от типа клапанного механизма вращающиеся кулачки распределительного вала будут либо давить непосредственно на коромысло, либо на толкатели, которые передают движение вверх к коромыслу. В верхнекулачковом двигателе толкатель кулачка встроен в коромысло в виде ролика.

5. Валы коромысел
Валы коромысел — это просто валы, на которых находятся коромысел. Именно этот вал является точкой опоры для коромысла. Вал также подает масло к различным коромыслам.

6. Перемычки клапанов
Перемычки клапанов также иногда называют бугелями клапанов. Мосты позволяют одному коромыслу приводить в действие несколько клапанов. У него есть шток или мост, который сидит на обоих штоках клапанов, так что, когда коромысло нажимается, штоки клапанов также прижимаются.

7. Клапаны
Клапан состоит из двух основных частей: головки клапана и штока клапана. Головка клапана — это то, что позволяет воздуху входить и выходить из цилиндра. Шток — это то, на что давит остальная часть клапанного механизма. На конце штока есть канавки, в которые вставляются держатели, чтобы удерживать клапан на месте. Некоторые двигатели имеют только два клапана на цилиндр, а некоторые — четыре. Наиболее распространенное число на рынке дизельных двигателей для тяжелых условий эксплуатации — четыре. Они равномерно распределены между впускным и выпускным клапанами.

8. Пружины клапана
Распределительный вал создает восходящую силу, которая действует на коромысло, которое, в свою очередь, толкает клапан вниз. Но когда кулачок вращается, он не тянет за собой толкатель или коромысло. Вот почему имеется клапанная пружина, создающая силу в противоположном направлении и закрывающая клапан. Пружина будет удерживать клапан закрытым до тех пор, пока выступ распределительного вала не столкнется с большей силой и не протолкнет его вниз.

9. Ремень ГРМ:
Для вращения распределительных валов можно использовать зубчатый ремень вместо цепи ГРМ. Внутренняя сторона ремня имеет квадратные (зубчатые) зубья, которые предотвращают проскальзывание ремня.

10. Натяжитель ремня
Натяжитель ремня представляет собой подпружиненное колесо, которое удерживает ремень ГРМ в натянутом состоянии и совмещается со звездочкой кулачка. Гладкая сторона ремня ГРМ надевается на натяжитель. Натяжитель прикладывает усилие к задней стороне ремня. Это держит ремень в натянутом состоянии. Всякий раз, когда ремень необходимо снять, натяжитель можно снять, освободив ремень.

ТИПЫ КЛАПАНОВЫХ ПЕРЕДАЧ

1. Клапанная система с верхним расположением клапанов или с толкателями

В случае систем с верхним расположением клапанов или с толкателями имеются длинные штоки, которые должны толкаться кулачками распределительного вала для перемещения коромыслов клапанов, которые в поверните, откройте клапаны — отсюда и название «толкатель». Длинные штоки и механическая природа системы толкателей делают ее тяжелой и несовместимой с двигателями, которые работают с более высокими оборотами в минуту. Теперь, хотя OHV является более старой конструкцией, у него есть свои преимущества с точки зрения простоты конструкции, компактной упаковки и более простых требований к системе смазки по сравнению с системой OHC.
Однако у толкательной системы много недостатков.
• Начнем с того, что двигатели с системой OHV не могут работать на очень высоких оборотах, и такие клапанные механизмы подходят в основном для двигателей с низким числом оборотов, таких как тяжелые круизеры.
• Из-за тяжелых компонентов шум и трение в таких системах намного больше, чем в системе OHC.
• Кроме того, любые проблемы с распределительным валом требуют вскрытия всего двигателя, поскольку распределительный вал находится внутри блока цилиндров, что увеличивает объем работ по техническому обслуживанию и стоимость в случае поломки.
• Наконец, конструкция двигателей с верхним расположением клапанов хорошо сочетается с двухклапанной компоновкой на цилиндр. Дело не в том, что в двигателях с верхним расположением клапанов нет трех или четырех клапанов на цилиндр, но эта установка становится намного сложнее, а системы с верхним расположением распредвала предлагают гораздо большую гибкость с несколькими клапанами на цилиндр.

2. Клапанные механизмы OHC

Для преодоления недостатков клапанных механизмов с толкателем был разработан клапанный механизм OHC. Как следует из названия, это конфигурация клапанного механизма, в которой распределительный вал двигателя расположен над головкой двигателя, над поршнями и клапанами. Эта конструкция обеспечивает очень прямой контакт между кулачками распределительного вала и клапанами или толкателем, что снижает массу, уменьшает количество компонентов и обеспечивает лучшую производительность двигателя, а также большую гибкость конструкции двигателя в целом.

A. Одиночный верхний распределительный вал/SOHC

Для этой разновидности клапанных механизмов имеется один распределительный вал для каждого ряда головок двигателя. Таким образом, одноцилиндровый двигатель с верхним расположением распредвалов будет иметь один распределительный вал. Однако, если это двигатель с несколькими рядами, скажем, V6, то у него будет два распределительных вала — по одному на каждый ряд головок или на каждый ряд. В двигателях SOHC распределительный вал соединен непосредственно с коленчатым валом через зубчатый ремень или цепь, чтобы гарантировать, что открытие и закрытие клапанов идеально синхронизированы с различными ходами двигателя для каждого цилиндра.

Теперь, с SOHC, есть возможность открывать или закрывать клапаны напрямую с помощью прокладки между кулачком кулачка и штоком клапана или с помощью коромысла. Клапаны имеют пружины, которые возвращают их обратно в закрытое положение, когда давление со стороны распределительного вала прекращается. Двигатели SOHC также лучше подходят для конфигурации с 2 или 3 клапанами на цилиндр. Не то чтобы клапанный механизм SOHC не мог работать с 4-мя клапанами на цилиндр, но тогда вся установка становится слишком сложной для конструкции коромысла и кулачков, и обычно считается, что в таких сценариях лучше использовать клапанный механизм DOHC.

B. Двойной верхний распределительный вал/DOHC

Конструкция DOHC или двойного верхнего распределительного вала включает два распределительных вала на каждый ряд головок цилиндров. Говоря о примере, который мы взяли для SOHC, установка DOHC для одноцилиндрового двигателя будет иметь два распределительных вала. Однако, если это V6, у него будет 4 распределительных вала, по два на каждый ряд головок двигателя или рядов. Основное преимущество такой установки заключается в том, что она позволяет производителям иметь хорошо продуманный ответ на работу с 4 клапанами на цилиндр. Как правило, один из распределительных валов управляет впускными клапанами, а второй — выпускными клапанами. Установка с 4 клапанами на цилиндр обеспечивает лучшее дыхание двигателя и в большинстве случаев лучшую производительность, что делает DOHC выбором для двигателей, которым необходимо увеличить обороты. Установка DOHC также позволяет поместить свечу зажигания в середину головки блока цилиндров, что способствует лучшему сгоранию, повышает производительность и топливную экономичность двигателя. С SOHC такая установка невозможна для 4 клапанов на головку, поскольку он должен располагаться в середине головки цилиндров, чтобы управлять как впускными, так и выпускными клапанами. Однако, как упоминалось ранее, двигатели SOHC также могут работать с четырьмя клапанами на цилиндр, и хотя конструкция таких клапанных механизмов сложна, в некоторых случаях это желательно. DOHC увеличивает вес дополнительного кулачка, хотя размещение свечи зажигания в середине головки цилиндров также способствует оптимальному сгоранию топлива. Короче говоря, DOHC больше подходит для высокопроизводительных двигателей, которым необходимо развивать более высокие обороты и работать в более высоком диапазоне оборотов. Однако системы SOHC имеют несколько лучший нижний предел крутящего момента.

Наконец, система DOHC с ее более точным управлением клапанами больше подходит для реализации регулируемых фаз газораспределения в двигателях. В таких системах используются переменные профили распределительных валов для разных скоростей двигателя, чтобы повысить производительность во всем диапазоне оборотов. Контроль над скоростью и положением открытия и закрытия клапанов лучше в случае DOHC, и в современном мире, управляемом электроникой, можно извлечь большие преимущества из этого факта. Клапанный механизм DOHC дороже, чем SOHV, и в сочетании с его пригодностью для 4 клапанов на цилиндр это позволяет использовать эту установку только на автомобилях выше определенной ценовой категории. Для применений, где важными факторами являются удобство повседневного использования, низкий и средний крутящий момент, простота конструкции, простота конструкции и стоимость, система SOHC работает хорошо.