Что такое клапан в двигателе: Страница не найдена — Автомобильные двигатели

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.

Справочная и техническая информация о деталях двигателей

Мощность двигателя, при прочих равных условиях, прямо пропорциональна количеству горючей смеси или воздуха и топлива, поступающего в его цилиндры через впускные клапаны и качества очищения цилиндра от отработанных газов через выпускные клапаны.
Для улучшения наполнения двигателя диаметр впускного клапана выполняется обычно большим, чем выпускного. Так как при выпуске скорость потока отработанной смеси выше, чем свежей впускной, за счет выталкивания отработанных газов поршнем на такте выпуска. При много клапанной системе, например у двигателя AUDI ADR, диаметр выпускной тарелки клапана больше чем у впускных, но устанавливается 3 впускных клапана и 2 выпускных, таким образом, общая площадь впускных клапанов все равно больше. Уменьшение диаметра выпускных клапанов позволяет снизить их температуру и уменьшить величину движущихся масс, приходящихся на один клапан.

Таким образом, величина впускного отверстия определяется диаметром впускного клапана. Диаметр впускного клапана ограничивается возможностями размещения его в головке блока, а высота подъема клапана – силами инерции клапанного механизма, которые не должны быть излишне большими во избежание установки слишком сильных клапанных пружин и вызванного этим слишком большого износа кулачков.

Основными элементами клапана являются головка (тарелка) и стержень (шток). С целью уменьшения гидравлических потерь на впуске и выпуске переход от головки клапана к стержню делается, возможно, более плавным.
Клапаны, особенно выпускные, работают высокой тепловой напряженности, температура тарелки впускного клапана достигает при полной нагрузке двигателя 350-500ºС, а выпускного 700-900ºС. Столь высокая тепловая напряженность выпускных клапанов обусловливается главным образом их очень сильным нагревом во время процесса выпуска. Клапаны подвергаются так же коррозирующему действию газов. Материал клапанов вследствие этого должен обладать стойкостью против коррозии и хорошо сопротивляться износу, поскольку условия смазки клапана не удовлетворительны.

Для повышения износостойкости и продления срока службы клапаны проходят дополнительную обработку, путем наваривания специального сплава (стеллита) на рабочую фаску клапана.
Для улучшения антифрикционных свойств и повышения износостойкости стержня клапана его часто азотируют или хромируют.
Выпускные клапаны форсированных двигателей иногда выполняют полыми. Заполняющее на 50-60% полость клапана легкоплавкое вещество (натрий или специальные соли) во время работы двигателя плавится и энергично взбалтывается, что обеспечивает лучший отвод тепла от головки к стержню клапана и тем самым устраняет его перегрев. Таким образом можно понизить температуру тарелки клапана на 80 –150 °C. Для уменьшения массы, в современном моторостроении находят применение полые, незаполненные впускные клапаны. Полые выпускные клапаны применяются преимущественно с целью понижения температуры в особо опасной области галтели (закруглённого перехода).

Впускные и выпускные клапаны разделяются на :

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

Клапан с наполнителем	Биметаллический клапан

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.

Как проверить, не заедает ли клапан двигателя автомобиля?

Каждый двигатель имеет впускной и выпускной клапаны. Клапаны открываются, чтобы дать возможность поступить топливу и выпустить отработанные газы. Они закрываются по завершении цикла. Стержень клапана расположен в длинных трубчатых направляющих, вдоль которых он движется. Распределительный кулачковый вал поднимает и опускает клапан каждый раз, либо клапан автомобиля снабжен коромыслом клапана, рессорами, подъемником и штоком толкателя клапана для упрощения процесса.

Иногда случается, что один из клапанов двигателя заедает в открытом или закрытом положении, вызывая этим перебои в работе двигателя. Заедание клапана может серьезно сказаться на работе двигателя и значительно сократить срок его службы. Чтобы предотвратить поломку двигателя, следует незамедлительно провести диагностику на наличие повреждений.

* Проверьте, горит ли контрольный сигнал двигателя, расположенный на приборной панели, который должен загораться при нормальной работе и во время движения автомобиля. Если сигнальная лампа горит у индикатора выхлопов, это может означать, что проблема непосредственно в слишком холодном двигателе. Датчик количества кислорода в выхлопных газах может передавать неправильные данные о пропорциях воздушно-топливной смеси в систему выпуска отработанных газов.

* Проверьте, нет ли перебоев в работе двигателя сразу после его запуска. Холодный мотор будет усиливать заедание клапана, поскольку стержень клапана и трубчатые направляющие в охлажденном состоянии имеют минимальный зазор. После разогрева двигателя также могут быть перебои в работе и кратковременные остановки.

* Следите, не горит ли на приборной панели индикатор перегрева двигателя. Заклинивший выпускной клапан в закрытом положении создает повышенную температуру у цилиндров. Послушайте, нет ли звенящих или дребезжащих призвуков в шуме двигателя вместе с ранним зажиганием (после сжигания дополнительного топлива). Горячие участки на конусе цилиндра и днище поршня могут служить причиной подобных шумов.

* Проверьте, не идет ли какой-нибудь необычный запах из-под капота автомобиля рядом с каталитическим конвертером. Запах протухших яиц или сильный серный указывает на сатурированный каталитический конвертер, который не может сжечь насыщенную топливную смесь. Впускной клапан, заклинивший в открытом положении, пропускает слишком много плохо сгоревшего топлива через систему выпуска отработанных газов.

* Откройте крышку головки цилиндра двигателя. Найдите подходящий паз и резко дерните крышку с усилием. Если у вас четырехцилиндровый или рядный шестицилиндровый двигатель, откройте крышку одинарного клапана. Отсоедините все провода. С чьей-либо помощью переверните двигатель. Проверьте, насколько подвижны все пружины клапана и головка цилиндра. Каждая пружина в отдельности должна двигаться вверх и вниз с регулярным ритмом. Если какая-то пружина не двигается, болтается или двигается с трудом, это указывает на заедающий клапан.

* С помощью инструмента для монтажа контактов отсоедините проводку свечей зажигания от каждого цилиндра. Запомните расположение перемычек. Выкрутите свечи зажигания с помощью ключа из гнезд. Проверьте электроды искровых свечей. Они все должны быть желтовато-коричневого цвета. Если один из электродов влажный, покрыт налетом, темно-коричневого или черного цвета, все это указывает на неправильные пропорции топливной смеси либо на проблему перегрева, связанную с заклинившим клапаном (при условии, что у всех свечей достаточная искра).

* Вкрутите компрессометр рядом с одним из цилиндров. Убедитесь, что провод катушки отсоединен. Попросите помощника прокрутить двигатель шесть-семь раз и остановить мотор. Посмотрите данные psi (фунтов на каждый квадратный дюйм) на указателе компрессии и запишите их. Проверьте таким способом с помощью компрессометра все цилиндры и запишите данные. У всех цилиндров должны быть высокие показатели, каждый должен показывать не ниже 30 фунтов, и у всех показания должны быть примерно одинаковыми. При заклинившем впускном или выпускном клапане в открытом или полуоткрытом положении заметно падает уровень компрессии в цилиндрах. Если показания будут на нулевой отметке, значит, один из клапанов заклинило в полностью открытом положении.

Срок службы клапанов

За время работы в данной сфере мы слышали множество мнений и теорий о том сколько должен служить клапан, и как продлить ему жизнь. Постараемся доступно изложить наше мнение на этот счет.

Конечно есть множество факторов и технологических особенностей различных двигателей и используемых в них деталях, но физика происходящих процессов везде одинаковая.

Чаще всего головка блока страдает от попадания в впускной тракт пыли и других посторонних частиц. Как это не банально и просто, но это так. Пыль- хороший образив. При должном и внимательном обслуживании стандартный воздушный фильтр справляется со своей задачей, и даже на кроссовых мотоциклах и квадроциклах клапана служат достаточно долго. Но если воздушный фильтр по каким-то причинам не справляется со своей задачей или во впускном тракте есть щели,трещины, особенно на месте соединения коллектора, то однозначно пыль сделает свое дело, и ремонт не заставит себя долго ждать. Первыми признаками этой проблемы послужит падение мощности двигателя и не охотный запуск, особенно при использовании кикстартера. При проверке зазоров клапанов зазоры уйдут в меньшую сторону. Худший вариант это отсутствие зазора.

Клапана с абразивным износом

Щель на 2/3 диаметра между клапаном и седлом в следствии перегрева ГБЦ

Также часто проблемы возникают после перегрева двигателя. При перегреве в алюминиевой головке блока появляются поводки. Как следствие, соосность седла клапана и направляющей втулки нарушается. Клапан перестает садится в седло всем диаметром.

И как следствие, возникают два эффекта. 1. Клапан перегревается, т.к. большую часть тепла он отдает в блок головки именно через седло. 2. Возрастает вероятность обрыва тарелки клапана. Клапан каждый раз садится в седло, которое не соосно со втулкой, и пружина каждый раз с усилием прижимает его к седлу, искривляя стержень. Это ярко выражено на титановых клапанах, жесткость титановых клапанов ниже чем у стальных,поэтому пружине легче его прижать. В стержне клапана возле тарелки (или ближе к втулке) накапливается усталость, и через какое-то время тарелку клапана обрывает. Последствия представить не сложно.

Последствия обрыва тарелки впускного клапана Yamaha WR450F Последствия обрыва тарелки выпускного клапана КТМ TE450 Пробитая фаска клапана из-за увеличенного зазора

Неправильно выставленные зазоры клапанов, также пагубно влияют на ресурс.

При зазорах меньше нормы (еще хуже если клапан “зажат”) клапан меньше времени находится в седле и легко может быть перегрет, особенно при обедненной смеси.

Увеличенный тепловой зазор становится причиной сильных ударов клапана по седлу. Из-за большого зазора клапан не попадает на место “сбега” на распередвалу, которое обеспечивает плавную посадку клапана в седло. В результате клапан вбивает в седло.

---

Есть мнение, что некачественное масло в двигателе может уменьшить срок службы клапанов и втулок. От части да, может, но настолько некачественное масло приведет к износу других частей и механизмов раньше чем клапанов. А вот старые маслосъемные колпачки могут пропускать излишнее количество масла. Излишки масла будут нагорать на тарелке клапана, рабочей фаске, седле и канале. Что не лучшим образом отразится на состоянии клапанов и головки. При этом зазоры могут даже увеличится.

Но хочется отметить, что чаще всего маслосъемные колпачки (сальники клапанов) начинают пропускать лишнее масло из-за естественного износа направляющих втулок клапанов. При изношенной направляющей стержень клапана имеет большой люфт и отгибает маслосъемный колпачек, быстро изнашивая его.

Последствия износа направляющих и маслосъемных колпачков

Часто, если проблема не запущена, можно восстановить фаски клапана и сэкономить приличную сумму. Если стержень клапана ровный, не имеет критического износа, то клапан подлежит восстановлению. В нашей мастерской вы можете восстановить как стальные, так и титановые клапана.

При должном обслуживании титановые клапана служат так же долго как и стальные. А при постройке спортивной головки возможно формирование дополнительных фасок и модернизация формы тарелки клапана.

Авторская статья «Зачем обрабатывать седла клапанов?» на сайте инженерной-технологической компании Механика

Одна из самых распространенных операций в практике современной мастерской по ремонту двигателей внутреннего сгорания – восстановление седел клапанов. На первый взгляд, это сделать довольно просто, особенно в сравнении с прочими операциями по ремонту головки блока цилиндров.

На самом деле очень сложно выполнять подобную работу и постоянно выдерживать параметры, которые имеют решающее значение для надлежащего уплотнения клапана. В этой статье мы расскажем, как и для чего обрабатывать седло клапана. Мы покажем все важные особенности, чтобы вы лучше поняли, почему этот процесс часто заканчивается неудачей.

Знаете ли вы, что рабочая температура тарелки выпускного клапана в бензиновом двигателе меняется от 500 до 800°С, в зависимости от нагрузки и рабочего такта? Знаете ли вы, что примерно 75% тепла снимает с тарелки клапана именно седло, а оставшаяся четверть тепла рассеивается в окружающую отливку головки блока, направляющие втулки, клапанные пружины и т. д.? Знаете ли вы, что когда двигатель работает на 6000 об/мин, клапан открывается и закрывается 50 раз в секунду? 

Поэтому остаются ничтожные доли секунды для надежного уплотнения камеры сгорания и передачи тепла от клапана, не так ли? Если клапан не имеет возможности рассеивать это тепло через седло, то его избыток достанется другим деталям, расположенным рядом, и вызовет различные дефекты и неисправности, такие как износ направляющих втулок, поломка самого клапана и др.

Итак, биение рабочих фасок седла является основной причиной, влияющей на его износ. Несомненно, есть и другие факторы, играющие не столь важную роль. Но мы упомянем и про них.

Почему седло клапана выходит из строя?

• На первом месте – эксцентриситет седла клапана, то есть седло не сцентрировано (не концентрично) по оси отверстия в направляющей втулке клапана.

• Другая причина неисправности седла – седло не перпендикулярно оси отверстия в направляющей втулке клапана.

В обоих этих случаях повреждения седла клапана могут быть схожими.

Какие еще проблемы могут привести к утечке газов в зазор между клапаном и седлом?

• Некачественная обработка рабочей фаски седла клапана. Одной из причин может стать биение, возникающее из-за неправильной подачи или скорости резания. По этой причине резец станка начинает вибрировать, количество материала, срезаемого с поверхности седла, становится неравномерным, и фаска получается «кривой».

• Нечто подобное может произойти и при шлифовании седел, – по причине разрушения рабочей поверхности шлифовального круга или смещения круга от оси седла из-за «засаливания» круга продуктами обработки.

Какое влияние оказывает твердость материала седла?

• Седла клапанов в некоторых двигателях имеют очень высокую твердость. Подобные седла, сильно изношенные или «выбитые», требуют для восстановления большего съема материала. Для этого нужен мощный станок, специальные резцы и тщательно подобранный режим резания. Несоблюдение этих условий неизбежно приведет к биению фасок седла, поломке инструмента, а в самом тяжелом случае – к срыву обрабатываемой головки блока со станка.

Как правильно определить причину образования биения седла после обработки?

• Если станок работает нормально, то биение седла, скорее всего, вызвано неправильно подобранным режимом резания.

• Если при измерении биения седла максимальное и минимальное отклонения всегда находятся в одном и том же месте, проблема, скорее всего, связана со станком.

• Если биение седла является случайным, проблема может заключаться в неправильной заточке инструмента, ошибках рабочего – при центрировании инструмента, подходе при резке или оценке материала седла.

Как мы говорили ранее, существуют и другие факторы, которые влияют на нормальную посадку клапана в седло. В частности, это усилие клапанной пружины и зазор между стержнем клапана и направляющей втулкой.

• Усилие пружины: если пружина слишком слабая, клапан при соприкосновении с седлом отскакивает. При этом уменьшается теплопередача от клапана к седлу. По мере увеличения оборотов двигателя возможность «отскока» увеличивается.

Имейте в виду, что не только пружина «управляет» инерцией клапана. В зависимости от конструкции конкретного двигателя инерция клапана сильно зависит от перемещения рокеров, работы систем регулировки фаз, массы толкающих штанг и прочих деталей привода клапанов.

• Зазор между стержнем и направляющей: если зазор слишком велик, то клапан будет разбивать седло, так как угол, при котором клапан садится на место, сильно меняется – в зависимости от режима работы двигателя. Чем больше зазор, тем больше биение седла.

Итак, каков оптимальный способ механической обработки седла клапана?

Сейчас существует много вариантов: от притирки и шлифования до точной обработки профиля седла на станке с ЧПУ, с использованием «многоугольных» фрез или однорезцовых. Есть превосходные полуавтоматические станки, чрезвычайно эффективные при обработке седел, делающие все операции намного проще.

Если вы владелец мастерской, то вы должны рассмотреть все варианты и определить, что лучше всего соответствует вашим потребностям. Режущий инструмент (фрезы или резцы) обеспечивают постоянную ширину седел, но они могут быть дороже, чем шлифовальные круги, и когда понадобится обработать седло с новым профилем, вам придется заказывать дополнительные резцы.

То же самое можно сказать и про использование станка с горизонтальным или вертикальным шпинделем. Поэтому все эти вопросы надо рассмотреть для себя сразу. В противном случае вам потребуется множество разнообразного и специального инструмента, а также различные навыки при обработке. В итоге всё это приведет к удорожанию ремонта двигателя.

Обработка седла клапана одним резцом является альтернативой обработке многолезвийной фрезой, поскольку вы можете создавать разные профили седла, различной ширины и под разными углами единственной резец-головкой. Причем она проще в настройке и работе. Как правило, чем более совершенным является оборудование, тем лучше должна быть квалификация рабочего, тем выше стоимость самого станка и инструмента. Но и производительность в этом случае становится выше.

Так или иначе, ваш выбор должно предопределить то, что конкретно требуется вашим клиентам. Главное, что надо обеспечить – качество, умеренную цену и сроки выполнения работ. Это именно то, от чего надо отталкиваться. Посмотрите «живое» оборудование, походите по магазинам или отраслевым выставкам. Это поможет вам составить список необходимого именно вам оборудования.

Но основой всему должен стать мерительный инструмент. Ведь только точное измерение биения фасок седла покажет, насколько эффективно соблюдается технология и используется оборудование. Допуски на биение седла клапана зависят от диаметров стержня и тарелки клапана, углов фасок седла и т.д. Обычно подобные допуски указаны в спецификации на двигатель, но отклонение более 0,05 мм является уже неприемлемым. А для большей части современных моторов и этого очень много.

Независимо от того, как обработаны седла, вы выбираете нужный инструмент и технологические операции для достижения желаемой цели – минимального биения. 

Здесь мы приводим короткий список причин, которые могут вызвать проблемы с биением:

• Изношенный режущий или шлифовальный инструмент.

• Заточка, которая на самом деле отнюдь не улучшает режущий инструмент.

• Станок ненадежно выставлен на своем фундаменте. Этот момент обычно не воспринимается всерьез как причина проблем с биением, но вибрация станка во время работы не позволит получить хорошего качества обработки.

• Резец-головка должна быть закреплена так, чтобы она не могла смещаться или вибрировать при обработке седла.

• Если станок подключен к пневмосистеме, то стоит обратить внимание на качество, объем и давление поступающего воздуха.

В заключение хотелось бы напомнить, что нужно проводить регулярные обслуживание и ремонт своего оборудования – это залог успеха вашего бизнеса: ведь исправное оборудование многое говорит о вас как о бизнесмене.

ХОТИТЕ СТАТЬ АВТОРОМ?

Пришлите свою статью

Дефектовка клапанов

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

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

Причины:

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

Действия:

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

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

Причины:

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

Действия:

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

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

Причины:

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

Действия:

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

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

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

Причины:

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

Действия:

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

Все о клапанах двигателя

Изображение предоставлено: Максим Вивцарук / Shutterstock.com

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

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

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

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

Номенклатура клапанов двигателя

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

Рисунок 1 — Номенклатура стандартного тарельчатого клапана двигателя.

Изображение предоставлено: https://dieselnet.com

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

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

Работа двигателя

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

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

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

В двигателях с несколькими цилиндрами одни и те же четыре цикла повторяются в каждом из цилиндров, но в определенной последовательности, чтобы двигатель демонстрировал плавную мощность и сводил к минимуму шум и вибрацию. Последовательность движения поршня, клапана и зажигания достигается за счет точной механической конструкции и электрического хронирования сигналов зажигания к свечам зажигания, которые воспламеняют топливно-воздушную смесь.

Движение клапана двигателя

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

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

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

Материалы клапанов двигателя

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

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

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

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

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

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

Типы клапанов двигателя

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

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

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

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

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

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

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

Характеристики клапана двигателя

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

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

Сводка

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

Источники:

1. https://www.theengineerspost.com/engine-valves-types/
2. https://www.aopa.org/training-and-safety/air-safety-institute/valve-safety
3. https://www.howacarworks.com/basics/the-engine-how-the-valves-open-and-close
4. http: // ground-mag.com
5. https://dieselnet.com
6. http://www.federalmogul.com/en-US/OE/Products/Pages/Product-Details.aspx?CategoryId=48&SubCategoryId=191&ProductId=840
7. http://www.ijmerr.com/uploadfile/2015/0409/201504051873.pdf
8. https://www.eaton.com/us/en-us/catalog/engine-valvetrain/engine-valves.html
9. http://www.nextech.co.in
10. https://aviamech.blogspot.com/2013/02/piston-engine-valves.html

Другие артикулы клапана

Больше из Насосы, клапаны и аксессуары

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

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

Итак, основная функция клапанов автомобильного двигателя — впускать и выпускать воздух из цилиндров.

В результате клапаны в головке блока цилиндров являются жизненно важными компонентами двигателя и подвергаются огромным нагрузкам.

Итак, клапаны автомобильных двигателей предназначены для открывания и закрывания в определенные моменты.

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

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

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

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

(OHV) Клапаны двигателя приводятся в действие толкателями

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

(OHC) Клапаны двигателя работают на ковшах

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

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

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

Клапаны автомобильного двигателя

Поврежденные клапаны автомобильного двигателя могут привести к:

• Пониженная мощность
• Плохой расход топлива
• Полный отказ двигателя

Клапаны автомобильного двигателя — как они могут выйти из строя

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

Клапаны сгоревшие

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

Сгоревший выпускной клапан

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

Коленчатые клапаны

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

Изогнутые клапаны

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

Как охлаждаются клапаны автомобильных двигателей

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

Обработка седел клапана для обеспечения надлежащего контакта

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

Проверка клапана

Негерметичные клапаны автомобильного двигателя Проверка герметичности клапанов

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

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

Сколько клапанов у вас может быть

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

Трехклапанный ГБЦ

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

Головка блока цилиндров четырехклапанная

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

Пятиклапанная головка блока цилиндров

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

Заключение

У вас может быть хорошая машина, в которой еще осталось немного жизни, но вы также можете отрицать ее состояние.Возможно, пришло время помахать им на прощание и купить новую. Конечно, для вас есть варианты, например, такие компании, как 954 JunkCar, с радостью выкупят ваш автомобиль и попытаются восстановить. Однако обновление всегда полезно, особенно для автомобиля, поскольку оно может эффективно спасти вашу жизнь. Безопасность всегда превыше всего! С другой стороны, если ваш автомобиль поддается ремонту, то проблемы с клапанами — это то, что вы не должны игнорировать. Потому что в будущем они могут обернуться еще более серьезными и дорогостоящими проблемами.Однако их легко предотвратить или, по крайней мере, отсрочить при надлежащем обслуживании двигателя. Наконец, регулярно меняйте масло. И оперативно устраняйте любые другие проблемы с двигателем.

Поделитесь новостями Danny’s Engineportal.com

Клапаны двигателя

Топливно-воздушная смесь поступает в цилиндры через отверстия впускных клапанов, а сгоревшие газы выводятся через отверстия выпускных клапанов. Головка каждого клапана открывает и закрывает эти отверстия цилиндра.В авиационных двигателях используются клапаны обычного тарельчатого типа. Клапаны также типичны по форме и называются грибами или тюльпанами из-за их 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 авиационного двигателя подвергаются воздействию высоких температур, коррозии и рабочих нагрузок; таким образом, металлический сплав в клапанах должен выдерживать все эти факторы.Поскольку впускные клапаны работают при более низких температурах, чем выпускные, они могут быть изготовлены из хромоникелевой стали. Выхлопные клапаны обычно изготавливаются из нихрома, сильхрома или кобальтхромовой стали, потому что эти материалы намного более жаропрочные.

Головка клапана имеет шлифованную поверхность, которая образует уплотнение против заземленного седла клапана в головке цилиндров, когда клапан закрыт. Поверхность клапана обычно шлифуется под углом 30 ° или 45 °. В некоторых двигателях поверхность впускного клапана шлифуется под углом 30 °, а поверхность выпускного клапана — под углом 45 °.Поверхности клапанов часто делают более прочными за счет применения материала, называемого стеллитом. Около 1⁄16 дюйма из этого сплава приваривается к торцу клапана и шлифуется под правильным углом. Стеллит устойчив к высокотемпературной коррозии, а также выдерживает удары и износ, связанные с работой клапана. Некоторые производители двигателей используют нихромовую облицовку клапанов. Это служит той же цели, что и материал стеллита.

Рисунок 1-21. Вид на направляющую клапана, установленную на головке блока цилиндров.

Шток клапана действует как пилот для головки клапана и перемещается в направляющей клапана, установленной для этой цели в головке блока цилиндров.[Рис. 1-21] Поверхность штока клапана закалена, чтобы противостоять износу. Шея — это часть, которая образует соединение между головкой и стеблем. Наконечник клапана закален, чтобы выдерживать удары коромысла клапана, когда он открывает клапан. Обработанная канавка на штоке рядом с наконечником принимает шпонки штока с разрезным кольцом. Эти стволовые ключи образуют стопорное кольцо для удержания пружины клапана удерживающей шайбы на месте. [Рисунок 1-22] Рисунок 1-22. Стволовые ключи, образующие стопорное кольцо удержания пружины клапана фиксирующих шайб на месте.

Некоторые штоки впускных и выпускных клапанов полые и частично заполнены металлическим натрием. Этот материал используется потому, что он отлично проводит тепло. Натрий плавится примерно при 208 ° F, и возвратно-поступательное движение клапана приводит к циркуляции жидкого натрия, позволяя ему отводить тепло от головки клапана к штоку клапана, где оно рассеивается через направляющую клапана к головке цилиндров и охлаждающим ребрам. . Таким образом, рабочая температура клапана может быть снижена на 300–400 ° F.Ни при каких обстоятельствах клапан, заполненный натрием, нельзя разрезать или подвергать обработке, которая может вызвать его разрыв. Воздействие натрия в этих клапанах на внешний воздух может привести к пожару или взрыву с возможными травмами.

Чаще всего используются впускные клапаны со сплошными штоками, а головка имеет либо плоскую форму, либо форму тюльпана. Впускные клапаны для двигателей малой мощности обычно имеют плоскую головку. В некоторых двигателях впускной клапан может быть типа «тюльпан» и иметь меньший шток, чем выпускной клапан, или он может быть похож на выпускной клапан, но иметь твердый стержень и головку.Хотя эти клапаны похожи, они не являются взаимозаменяемыми, поскольку поверхности клапанов изготовлены из разного материала. Впускной клапан обычно имеет плоскую фрезеровку на конце, чтобы идентифицировать это.

Бортовой механик рекомендует

клапанов и портов в четырехтактных двигателях

Клапаны и каналы в четырехтактных двигателях

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Реферат : Компоненты, расположенные после впускного коллектора в четырехтактных дизельных двигателях, выполняют важные функции по управлению подачей воздуха в цилиндр. Тарельчатые клапаны регулируют синхронизацию потока в цилиндр и из него. Конструкция впускного канала влияет на пропускную способность двигателя, а также на объемное движение воздуха, поступающего в цилиндр.

Клапаны

По мере того, как воздушный поток проходит через различные компоненты и ступени впускной системы, различные свойства и характеристики всасываемого заряда были изменены для достижения общих целей системы управления всасываемым зарядом.Фильтр всасываемого воздуха обеспечивает надлежащую чистоту воздуха, состав наддувочного воздуха и содержание кислорода контролируются путем подачи системы рециркуляции отработавших газов во всасываемый воздух, а компрессор и охладитель наддувочного воздуха обеспечивают достижение целевых значений давления и температуры во впускном коллекторе и плотность всасываемого заряда. в проектных пределах. Несколько заключительных аспектов управления воздухом достигаются после того, как всасываемый заряд выходит из впускного коллектора и попадает в цилиндр. Клапаны или порты контролируют время подачи воздуха в цилиндр.Кроме того, канал между впускным коллектором и цилиндром может оказывать значительное влияние на поток, когда он входит в цилиндр, и может использоваться для передачи подходящего объемного движения и кинетической энергии заряду для поддержки смешивания воздуха, топлива и промежуточного сгорания. продукты в цилиндре.

В четырехтактных двигателях всасываемый газ поступает в цилиндр через порт, расположенный в головке цилиндра, и мимо клапана, используемого для открытия и закрытия порта. В двухтактных двигателях, обсуждаемых в другом месте, обычно используются отверстия в гильзе цилиндра, которые попеременно закрываются и не закрываются поршнем.

Рисунок 1 . Номенклатура цельного тарельчатого клапана

Поток газа в цилиндр и из цилиндра в 4-тактных двигателях контролируется почти исключительно тарельчатыми клапанами (рис. 1). Хотя использовались или предлагались другие конструкции клапана, кажется, что ни одна из них не может сравниться по надежности и герметизирующей способности с тарельчатым клапаном. Наиболее распространенной конструкцией тарельчатого клапана в автомобильной промышленности является цельный клапан, в котором весь клапан изготовлен из одного и того же материала. Однако доступны и другие варианты, в том числе:

• Конструкция приварного наконечника имеет отдельный наконечник, приваренный к штоку над канавкой.Наконечник может быть изготовлен из материала, который намного более износостойкий, чем остальная часть клапана.
• Конструкция, состоящая из двух частей, имеет отдельный шток, приваренный над галтелем, рис. 2 слева.
• Конструкция с внутренним охлаждением имеет полый шток, содержащий охлаждающую жидкость, такую ​​как металлический натрий или натрий-калиевая смесь, и обычно используется в сверхмощных и высокоэффективных выпускных клапанах, рис. 2 в центре. Пики температур клапана уменьшаются за счет «вибрирующего эффекта» расплавленного металла, и эти конструкции могут особенно хорошо выдерживать термические нагрузки.Температуру в полой шейке можно снизить примерно на 80–130 К, что снижает общий износ клапана и вкладыша седла клапана.
• Некоторые конструкции также имеют полую полость в головке клапана, содержащую металлический натрий, рис. 2, справа. Это продолжение классического полого клапана с натриевым наполнением с дополнительной полостью в головке клапана. Это может привести к дополнительным скачкам температуры в головке клапана и еще больше увеличить срок службы клапана.
• Сварная конструкция поверхности седла имеет седло клапана, которое приварено с твердым покрытием, чтобы лучше выдерживать условия, которые в противном случае привели бы к экстремальному износу седла клапана и / или коррозии.

Рисунок 2 . Примеры конструкций тарельчатого клапана

Слева: Двухсекционный клапан со сплошным штоком. Центр: Клапан с полым штоком.
Справа: Клапан с полым штоком с дополнительной полостью на головке клапана.

(Источник: Mahle)

В дополнение к различным стилям конструкции клапаны могут иметь различные усовершенствования конструкции для повышения их долговечности. Деформационное упрочнение поверхности седла может использоваться для умеренного увеличения износостойкости седла в тех случаях, когда сварная конструкция поверхности седла не требуется.Обработка поверхности стержня может использоваться для уменьшения трения и / или износа, особенно если в противном случае может возникнуть адгезионный износ. Алюминирование поверхности седла клапана, а иногда и поверхности сгорания для улучшения коррозионной стойкости в среде оксида свинца когда-то было популярным для двигателей, работающих на этилированном бензине. Крышки наконечников, установленные на конце штока клапана, могут использоваться для повышения износостойкости наконечников, когда сварка разнородных металлов является проблемой.

###

Клапанный механизм и принцип его работы.

Автомобильная промышленность

Клапанный привод

Клапанный механизм относится к сборке компонентов, предназначенных для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Большинство новых двигателей имеют узлы верхнего распредвала, подобные показанному. В других конструкциях распределительный вал расположен ниже в двигателе, и для перемещения клапанных узлов используются толкатели. Распределительный вал вращается с помощью ремня ГРМ, цепи ГРМ или прямой передачи.

Распредвал:

Распределительный вал (1) изготовлен с точно обработанными кулачками (2), которые регулируют открытие клапана.Количество лепестков на валу определяется количеством клапанов, которыми управляет вал. В некоторых двигателях используется один вал для управления как впускными, так и выпускными клапанами. У других есть специальные распределительные валы для каждого типа клапана. Двигатели с четырьмя клапанами на цилиндр обычно оснащены двойными распределительными валами для каждого ряда цилиндров.

кулачок:

Рабочие части кулачка (2) имеют точную форму, которая определяет, когда клапан открывается по отношению к положению поршня, насколько далеко смещен клапан и сколько времени клапан остается открытым.Расстояние между конечной точкой радиуса основания и носиком регулирует смещение клапана. Геометрия боковых сторон (фланга) и носа определяет, как долго клапан остается открытым.

кулачковый последователь:

Толкатель кулачка (3) установлен поверх штока клапана и пружины (4) и представляет собой поверхность, на которую кулачок толкает, открывая клапан. Толкатель скользит вверх и вниз внутри отверстия в головке блока цилиндров.

Подъем распределительного вала:

Высота подъема распредвала — это расстояние между конечной точкой радиуса основания кулачка и носиком.Подъем определяет, насколько далеко будет смещен клапан. Увеличение подъема увеличивает смещение клапана.

Распредвал Продолжительность:

Длительность работы распределительного вала — это время, в течение которого клапан остается открытым. Геометрия носа и бока доли определяет продолжительность. Круто изогнутый бок обеспечивает более острый нос. Это дает более короткую продолжительность.

Толкатель:

В двигателях с распределительным валом, расположенным в блоке цилиндров, для открытия клапанов используются толкатели (2), действующие на коромысла (3).Толкатели установлены на толкателях клапана (1) или толкателях, которые перемещаются на кулачки распределительного вала. Используются подъемники трех типов: подъемник с гидравлическим клапаном, механический подъемник и роликовый подъемник. Некоторые штанги-толкатели являются полыми, что позволяет подавать масло от подъемников к коромыслам. Это снижает износ наконечника толкателя и коромысла.

Гидравлические подъемники:

Гидравлические подъемники

используются чаще всего, поскольку они могут снизить шум клапанного механизма за счет поддержания нулевого зазора клапана (отсутствие зазора между компонентами клапанного механизма.) Маслозаполненные подъемники автоматически регулируются с учетом изменений, вызванных колебаниями температуры и износом деталей. Моторное масло двигателя заполняет внутреннюю часть подъемника, толкая плунжер подъемника до тех пор, пока в клапане не появится люфт. поезд удален.

Механические подъемники:

Механические подъемники, также называемые сплошными подъемниками, просто передают действие кулачка на толкатель. Они не содержат масла и не саморегулируются. В результате они требуют периодической регулировки.Клапанные механизмы, использующие механические подъемники, подвержены щелчку или грохоту при открытии и закрытии клапанов. Вот почему гидравлические подъемники более распространены.

Роликовые подъемники:

Роликовые подъемники бывают механическими или гидравлическими. В подъемник встроен ролик, который перемещает кулачок, уменьшая трение между распредвалом и подъемником. Трение между этими двумя компонентами — одна из самых высоких точек трения в двигателе.

Пружинный фиксатор:

Фиксатор пружины предназначен для удержания на месте наконечника штока клапана.Это позволяет коромыслу воздействовать непосредственно на клапан.

Цепь привода ГРМ:

Цепи привода ГРМ становятся стандартом для поворота распредвалов впускных и выпускных клапанов. Цепи расположены на передней части двигателя и приводятся в движение ведущей звездочкой (1), которая вращается коленчатым валом двигателя. Цепи привода ГРМ требуются как для звездочки впускных кулачков (2), так и для звездочки выпускных кулачков (3). Также имеется направляющая цепи (4). В некоторых двигателях до сих пор используются ремни вместо цепей.В любом случае чрезмерный люфт или люфт ухудшат работу двигателя.

Ремень ГРМ:

Ремень ГРМ вместо цепи ГРМ может использоваться для поворота распределительных валов. Внутренняя сторона ремня имеет квадратные (зубчатые) зубцы, которые предотвращают проскальзывание ремня. Ремень следует периодически проверять на предмет износа и надлежащего натяжения.

Натяжитель ремня:

Натяжитель ремня представляет собой подпружиненное колесо, которое удерживает ремень газораспределительного механизма в натянутом состоянии и выравнивает его по звездочке кулачка.Гладкая сторона ремня ГРМ проходит через натяжитель. Натяжитель прилагает усилие к задней стороне ремня. Это держит ремень в натяжении. Когда ремень необходимо снять, натяжитель можно снять, освободив ремень.

Клапаны:

Каждый цилиндр имеет как минимум один впускной клапан (1) и один выпускной клапан (2). Некоторые двигатели имеют два набора клапанов на цилиндр, как показано на фотографии. Впускной клапан имеет больший диаметр, чем выпускной, что увеличивает поток воздуха в цилиндр.Выпускной клапан должен выдерживать более высокие температуры, чем впускной клапан, поскольку воздух, проходящий мимо впускного клапана, поддерживает более низкую температуру впускного клапана. Однако и впускной, и выпускной клапаны должны передавать свое тепло головке блока цилиндров, иначе они сгорят.

Пружины клапана:

Пружины клапана (4) обеспечивают силу сопротивления, которая возвращает смещенные клапаны в их закрытое положение. Пружина может иметь конструкцию с одной виткой или конструкцию с двумя витками, которая имеет внутреннюю и внешнюю витки.Вторая катушка увеличивает силу, удерживающую клапан в закрытом состоянии.

Клапаны с натриевым наполнением:

Клапаны, заполненные натрием, используются, когда требуется дополнительное охлаждение. В полых клапанах содержится натрий, плавящийся во время работы двигателя. Действие клапана заставляет натрий циркулировать, отводя тепло от головки клапана. Тепло проходит вверх по штоку клапана (3) и передается на головку блока цилиндров. Каналы охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров (показаны зеленым) отводят тепло.

Стеллитовые клапаны:

Клапаны из стеллита

имеют твердосплавное покрытие, которое продлевает срок службы клапана. Еще во времена этилированного бензина свинцовые присадки покрывали клапаны, обеспечивая дополнительную защиту. Теперь, когда сжигают неэтилированное топливо, твердое металлическое покрытие обеспечивает защиту.

Трехклапанная технология: что это и как работает?

Что такое технология трехклапанного двигателя?

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

Для — Увеличенный забор воздуха и топлива, Больше мощности, Уменьшенный вес.

Как работает эта технология?

Технология

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

3-клапанный двигатель (предоставлено Vespa)

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

Преимущества:

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

Схема трехклапанного двигателя

В каких моделях используется трехклапанная технология?

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

Двигатель

— Что такое «сгоревшая заслонка» и чем она вызвана?

Сгоревший клапан может произойти по одной из многих причин, но основная проблема заключается в том, что клапан не герметичен и позволяет горячим газам двигателя во время фазы сгорания проходить через уплотнение, которое образовано клапаном и седлом.Когда уплотнение потеряно, горячие выхлопные газы выходят за клапан (это может произойти как с впускным, так и с выпускным клапаном, но гораздо чаще встречается с выпуском) и наносит ущерб. Сгоревший клапан обычно не является причиной проблемы, а в большей степени причина — результат другой проблемы.

Нормально работающий 4-тактный двигатель имеет клапаны, которые позволяют поступающей топливно-воздушной смеси в цилиндр (или только воздуху в двигателях с прямым впрыском) и выходу выхлопных газов через выхлопную трубу.Клапаны сами по себе не могли выдержать экстремальных условий процесса сгорания. Когда клапан закрывается и прижимается к седлу (которое встроено в головку), одним из факторов спасения клапана является теплопередача. Головка поглощает часть тепла, собираемого клапанами. Это тепло затем передается в систему охлаждения, которая забирает его из зоны и позволяет всем работать, как мы считаем нормальным . Если клапану по какой-либо причине не позволяют полностью закрываться, возникает утечка как воздуха / топлива во время цикла сжатия, так и выхлопа во время цикла сгорания.Это вызывает несколько различных проблем в двигателе:

• Неуравновешенность цилиндров
• Если утечка происходит на стороне впуска, это вызывает проблемы с потоком на впуске в других цилиндрах
• Сгоревшие клапаны (из-за выхода выхлопных газов во время цикла сгорания)

Клапан может перейти в негерметичное состояние по нескольким причинам. Они могут включать, но не ограничиваются:

• Накопление углерода
• Физическое повреждение клапана (сломанное седло клапана, погнутый клапан и т. Д.)
• Заедание в направляющей клапана
• Сломана, повреждена или ослаблена пружина клапана

Любой из них может привести к тому, что клапан останется открытым во время сгорания, что позволит очень горячим газам выйти за клапан.Поскольку он не может полностью сесть, избыточному теплу некуда уйти. Он остается на головке клапана, и вскоре возникает повреждение.

.