Что такое клапана в двигателе: Клапан двигателя

Клапан двигателя

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

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

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

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

• впускной клапан;
• выпускной клапан;

Сегодня на современные моторы устанавливаются клапаны тарельчатого типа, которые имеют стержень. Устройство клапана включает в себя так называемую тарелку клапана. Наиболее распространенная конструкция ДВС получила клапаны, которые находятся в головке блока цилиндров (ГБЦ).

То место, где клапан контактирует с ГБЦ, получило название седло клапана. Седло клапана ДВС стальное или чугунное, запрессовано в головку блока цилиндров.

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

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

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

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

Так осуществляется перенос избытков тепла от разогретой тарелки клапана к его стержню.

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

Современное устройство наиболее распространенного двигателя предполагает схему с четырьмя клапанами, что означает наличие двух впускных и двух выпускных клапанов на каждый отдельный цилиндр. В момент открытия (клапан опускается) впускного клапана образуется кольцевой проход. Через этот проход между тарелкой клапана и седлом клапана в цилиндр попадает топливно-воздушная смесь или только воздух.

От площади проходного сечения будет зависеть эффективность наполнения цилиндра, что далее влияет на показатели производительности при рабочем ходе поршня.

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

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

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

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

Читайте также

Клапан двигателя внутреннего сгорания — что такое клапаны двс

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

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

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

Что такое клапан двигателя

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

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

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

Назначение и особенности устройства

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

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

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

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

Конструкция клапанов двигателя

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

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

Клапаны

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Клапанные пружины

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

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

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

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

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

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

James Ellison, PBM Aprilia, CRT Test Jerez Feb 2012

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

Направляющие втулки клапанов

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

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

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

Седла клапанов

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

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

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

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

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

Количество клапанов в двигателе

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

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

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

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

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

Из чего изготавливают клапана

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

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

По этим причинам к клапанам предъявляются такие требования:

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

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

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

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

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

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

Watch this video on YouTube

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

Как работают клапаны двигателя

Клапан, который пропускает в цилиндр смесь воздуха и топлива, называется впускным. Клапан, через который отработанные газы покидают двигатель, называется выпускным. Для эффективной работы двигателя при любой скорости эти клапаны должны открываться в определенные моменты.

За этот процесс отвечают грушевидные детали (кулачки), которые крепятся к распределительному валу, вращающемуся под действием цепи, ремня или набора шестерен.

Распределительный вал может находиться в верхней части блока. В этом случае над каждым кулачком вала располагаются небольшие металлические цилиндры (толкатели). Когда конец толкателя упирается в коромысло, кулачок воздействует на ножку клапана, который удерживается в поднятом (закрытом) состоянии с помощью сильной пружины.

Двигатель с верхним расположением распределительного вала

В подобной конструкции вал, расположенный в верхней части двигателя, работает под управлением ремня с внутренними зубьями, и контуры кулачков напрямую взаимодействует с толкателями, расположенными над клапанами.

Когда толкатель давит на кулачок, он задействует коромысло, которое ослабляет пружину и открывает клапан. При дальнейшем вращении контура пружина возвращается в первоначальное положение, и клапан закрывается. Такая конструкция характерна для двигателя с верхним расположением клапанов в головке цилиндра.

В некоторых двигателях отсутствуют толкатели, и клапаны открываются и закрываются с помощью двойных или одинарных распределительных валов.

Такая конструкция носит название двигателя с одним распределительным валом и клапанами в головке. В ней меньше подвижных частей, поэтому она является более мощной и может работать на высоких скоростях. В любом случае, между деталями присутствует зазор, чтобы клапан мог свободно закрываться и открываться, когда те расширяются при нагревании.

Зазоры между ножкой клапана и коромыслом или кулачком необходимы для нормальной работы системы, а их отсутствие может вызвать серьезные повреждения составных частей.

При слишком большом зазоре клапаны будут открываться слишком рано, а закрываться слишком поздно, что снизит мощность двигателя и увеличит уровень производимого им шума.

При малом зазоре клапаны не будут нормально закрываться, что приведет к ослаблению компрессии.

В некоторых двигателях зазоры регулируются автоматически под давлением смазочной жидкости.

Распределительный вал с толкателями

При конструкции, согласно которой распределительный вал находится в блоке цилиндров, длинные штанги толкателей воздействуют на коромысла, открывающие клапаны. Двигатели с верхним расположением клапанов в головке цилиндра считаются менее эффективными, чем двигатели с одним распределительным валом и клапанами в головке, т.к. большое количество подвижных частей ограничивает скорость, при которой двигатель может безопасно работать.

В двигателе с верхним расположением распределительного вала и штангами коленчатый вал находится в головке цилиндров.

При вращении вала каждый клапан открывается с помощью толкателя, штанги и коромысла. Клапан удерживается в закрытом состоянии пружиной.

Количество зубьев на звездочке ведущей цепи в два раза превышает количество зубьев на шестерне распределительного вала, поэтому вал вращается в два раза медленнее, чем двигатель.

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке

В некоторых моделях кулачки напрямую воздействуют на короткие рычаги, именуемые пальцами.

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке содержит меньше деталей для управления клапанами. Кулачки напрямую взаимодействуют с толкателями или короткими рычагами (пальцами), которые, в свою очередь, открывают и закрывают клапаны.

Такая система обладает меньшим весом и технической сложностью, т.к. в ней отсутствуют штанги толкателей и коромысла.

Для управления распределительным валом с помощью звездочки на коленчатом вале часто используется длинная цепь, которая иногда провисает. Эта проблема решается добавлением промежуточных звездочек и нескольких коротких цепей с большим натяжением.

Кроме того, могут быть использованы нерастягиваемые резиновые маслоупорные ремни с зубьями, которые цепляются к звездочкам на распределительном и коленчатом валах.

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.

Зачем менять клапаны двигателя?

Зачем менять клапаны двигателя?

Зачем менять клапаны двигателя?
Клапаны, особенно современные, подвержены сильному износу и нуждаются в регулярной замене. Своевременная замена клапанов двигателя сразу замечается во время вождения, потому что после обновления:
•Увеличивается мощность силового агрегата.
•Улучшается динамика авто.
•Обороты на холостом ходу становятся более стабильными.
Когда нужно менять клапаны двигателя?
Существует несколько характерных сигналов, которые проявляются в работе машины с поврежденными клапанами двигателя:
•Слышен посторонний стук в двигателе, который указывает на увеличение зазора между рычагами распредвала и кулачками.
•Возникла необходимость замены ремня ГРМ. При такой поломке клапаны сгибаются и становятся непригодными к использованию.
•Болт крепления коленвала не был своевременно заменен и повредил клапан.
•Один, или несколько клапанов не находятся в седлах. Это определяется визуально, после снятия головки блока цилиндров. Косвенным указанием на такое положение может служить низкая компрессия в цилиндрах.
•На клапане легко заметны повреждения от ударов о цилиндр.
•Ножка клапана изношена, проверка микрометром показывает несоответствие размеров.
•На тарелке клапана видны сколы и трещины, нарушающие герметизацию.
•Со времени последней замены клапанов прошло больше определенного производителем количества времени (значительно увеличился пробег авто). Это причина для проверки состояния клапанов, которая может подтвердить необходимость их замены.
Как произвести замену клапанов двигателя своими руками?
На нашем сайте в рубрике «Ремонты» вы можете найти подробные инструкции от автолюбителей по замене клапанов двигателей в автомобилях разных марок. Здесь мы представим общие указания для проведения этой процедуры.
Пошаговое руководство по замене клапанов двигателя
1.Первый этап – подготовительный. Нужно обеспечить себе доступ к рабочей зоне, сняв с головки двигателя распредвал, а также толкатели, или рокеры (в зависимости от авто).
2.Второй шаг – рассухаривание. Снятие сухарей нужно проводить осторожно, потому что освободившие пружины могут придать им значительное ускорение. Для проведения данной операции нужно закрепить сниматель на шпильках ГРВ и подложить подставку под тарелку удаляемого клапана.
3.Дальше можно снимать тарелку вместе с пружинами. Учтите, что для удаления нижних тарелок может понадобиться снять сальник клапана с помощью специнструмента.
4.Вытянутые старые клапана нужно тщательно осмотреть. Возможно, их удастся восстановить. Как известно, детали старых образцов служат дольше и лучше современных запчастей. Если вы планируете воспользоваться этим способом, поставьте пометки на клапанах об их принадлежности к соответствующему цилиндру.
5.Не забудьте проверить состояние направляющих втулок клапанов.
6.Убедившись в хорошем состоянии всех деталей, можно установить новые, или обновленные клапаны на место и собрать узел.

Возврат к списку

Как выбрать впускные и выпускные клапаны

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

Материалы и конструктивные особенности

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

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

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

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

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

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

Назначение и особенности впускных и выпускных клапанов

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

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

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

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

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

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

Коротко о тепловом зазоре

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

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

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

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

Признаки неисправности клапанов

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

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

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

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

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

Выбор новых клапанов и экскурс по производителям

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

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

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

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

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

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

Вывод

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

для вилочных погрузчиков клапаны, двигатели и их детали

Что такое клапан двигателя?

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

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

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

Различные типы клапанов двигателя

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

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

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

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

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

У нас есть клапаны и соответствующие детали для установки на:

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

Все о клапанах двигателя

Изображение предоставлено: Максим Вивцарук / Shutterstock.com

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

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

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

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

Номенклатура клапанов двигателя

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

Рисунок 1 — Номенклатура стандартного тарельчатого клапана двигателя.

Изображение предоставлено: https://dieselnet.com

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

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

Работа двигателя

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

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

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

В двигателях с несколькими цилиндрами одни и те же четыре цикла повторяются в каждом из цилиндров, но выполняются последовательно, так что двигатель обеспечивает плавную мощность и минимизирует шум и вибрацию. Последовательность движения поршня, клапана и зажигания достигается за счет точной механической конструкции и электрического времени 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.

Современные двигатели внутреннего сгорания могут использовать 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 мимо клапана во время впускного цикла.Выхлопные клапаны, напротив, подвергаются более высоким уровням теплового напряжения, поскольку находятся на пути выхлопных газов во время выхлопного цикла двигателя. Кроме того, тот факт, что выпускной клапан открыт во время цикла выпуска и не контактирует с головкой блока цилиндров, означает, что меньшая тепловая масса поверхности сгорания, а головка клапана имеет больший потенциал для быстрого изменения температуры.

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

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

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

Кроме того, для улучшения механических свойств и характеристик износа клапанов двигателя могут применяться покрытия и обработка поверхности.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, чем у сплошных клапанов, поскольку мартенситный материал штока является лучшим проводником тепла, чем аустенитный материал головки. Полые клапаны особенно подходят для использования в современных двигателях, которые обеспечивают большую мощность за счет более компактных и плотных двигателей, которые имеют более высокие температуры выхлопных газов, с которыми твердые клапаны не справляются.Эти более высокие температуры выхлопных газов являются результатом нескольких условий, в том числе:

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

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

Характеристики клапана двигателя

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

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

Сводка

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

Уведомления об авторских правах и товарных знаках

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

Источники:

1. https://www.theengineerspost.com/engine-valves-types/
2. https: // www.aopa.org/training-and-safety/air-safety-institute/valve-safety
3. https://www.howacarworks.com/basics/the-engine-how-the-valves-open-and-close
4. http://grounds-mag.com
5. https://dieselnet.com
6. http://www.federalmogul.com/en-US/OE/Products/Pages/Product-Details.aspx?CategoryId=48&SubCategoryId=191&ProductId=840
7. http://www.ijmerr.com/uploadfile/2015/0409/201504051873.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
11. https://www.centraldieselinc.com/blog/diesel-engines-101/

Другие артикулы клапана

Другие товары из Насосы, клапаны и аксессуары

Что такое клапаны в автомобильных двигателях, как они работают?

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

Роль современных клапанов в двигателях автомобилей

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

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

Какие клапаны в двигателях автомобилей?

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

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

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

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

Работа клапанов в автомобильных двигателях

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Знаете ли вы: какие бывают типы колес?

Движение клапанов в двигателях автомобилей

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Это может вас заинтересовать: Evolution of Cars

Типы клапанов двигателя

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

Монометаллические клапаны:

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

Биметаллические клапаны:

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

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

Полые клапаны

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

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

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

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

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

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

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

Клапаны двигателя — что они делают и как исправить неисправность

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

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

Что такое клапан двигателя?

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

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

— Наконечник

— Паз стопорный

— Филе

— лицевая поверхность седла

— Маржа

— Поверхность горения

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

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

— Нержавеющая сталь

— Сталь низкоуглеродистая

— Никелевый сплав

— Стеллитовый сплав

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

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

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

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

Клапан двигателя Принцип работы и назначение

Клапан двигателя предназначен для уплотнения камеры сгорания и ускорения газообмена.

Клапаны

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

В двигателе внутреннего сгорания происходят четыре процедуры, называемые тактами:

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

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

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

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

Всасывание vs.Выпускные клапаны

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

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

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

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

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

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

A Анализ неисправности клапана дизельного двигателя

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

— Замена масла, масляных фильтров и воздушных фильтров.

— Соблюдение правильных интервалов сервисного обслуживания.

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

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

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

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

Изогнутые клапаны дизельного двигателя

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

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

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

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

Клапаны сгоревшего дизельного двигателя

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

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

Признаки отказа клапана двигателя

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

Если вы подозреваете, что в вашем судовом двигателе произошел отказ клапана двигателя, есть несколько признаков, на которые следует обратить внимание:

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

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

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

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

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

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

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

Причины сгоревших клапанов включают:

— Горючие газы выходят через клапан в одной точке.

— Неисправный зазор клапана.

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

— Большое количество ограниченного тепла.

— Недостаточное охлаждение ГБЦ.

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

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

— Возгорание

— Меньше мощности

— Пропуски зажигания

— Неровный холостой ход

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

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

Как исправить отказ клапана двигателя

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

— Проверка герметичности клапана или его герметизирующих свойств.

— Очистка системы охлаждения для повышения эффективности.

— Очистка клапанов двигателя от нагара и коррозии.

— Проверка клапанного зазора.

— Использование высококачественного топлива для предотвращения накопления углерода.

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

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

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

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

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

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

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

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

Замена клапана двигателя необходима в следующих случаях:

— Постоянный шум двигателя

— Чрезмерный расход масла

— Значительное повреждение клапана

— Плохая работа двигателя

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

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

2. Снимите прокладку головки блока цилиндров.

3. Снимите клапаны с резьбовых соединений.

4. Провести полную проверку состояния клапанных механизмов.

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

Ваш лучший выбор для клапанов дизельного двигателя

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

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

Двигатель

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

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

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

Основы клапана

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

Дизайн

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

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

Эксплуатация

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

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

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

Смазка

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

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

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

Типы, работа, механизм клапана [объяснение]

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

Клапаны двигателя и типы клапанов двигателя

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

Впускной клапан

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

Выпускной клапан

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

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

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

Типы клапанов двигателя

Существует 3 различных типа клапанов двигателя следующим образом:

• Тарельчатый клапан
• Рукавный клапан
• Поворотный клапан

1. Тарельчатый клапан

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

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

2. Гильзовой клапан

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

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

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

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

3. Поворотный клапан

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

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

Типы клапанных механизмов двигателя

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

В зависимости от расположения клапанов, клапанный механизм бывает двух типов:

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

Зазор между толкателем клапана

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

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

Зазор клапана и толкателя зависит от следующих факторов:

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

Гидравлический подъемник клапана

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

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

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

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

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

Эксцентриковое коромысло

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

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

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

Охлаждение клапана

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

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

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

Клапан с натриевым охлаждением

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

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

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

---

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

Читать далее:

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

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

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

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

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

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

Клапаны автомобильного двигателя, 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:

Клапаны автомобильных двигателей — как они могут выйти из строя

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

Клапаны сгоревшие

Выхлопные клапаны наиболее подвержены возгоранию.Потому что они горячее, чем воздухозаборники. Следовательно, газы сгорания выходят между клапаном и его седлом. В результате горячие газы сгорания проходят через клапан; который начинает прожигать край клапана.

Сгоревший выпускной клапан

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

Коленчатые клапаны

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

Изогнутые клапаны

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

Как охлаждаются клапаны автомобильного двигателя

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 (оборотов в минуту) 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. Такая конструкция обеспечивает такое же дыхание по сравнению с трехклапанной головкой. Маленькие выпускные клапаны допускают высокие обороты. В результате эта конструкция очень подходит для высоких выходных мощностей.

Пятиклапанная ГБЦ

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

Заключение

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

Спасибо!

Первые в мире полностью цифровые клапаны открывают возможности двигателя

Британская компания Camcon Automotive создала первую полностью электронную систему клапанов двигателя, отсоединенную от коленчатого вала, которая обеспечивает беспрецедентный контроль над циклом сгорания.Помимо улучшений мощности и выбросов, он также открывает некоторые странные и удивительные возможности, которых мы никогда раньше не видели, например, кратковременное увеличение мощности 2-тактных 4-тактных двигателей.

Регулировка фаз газораспределения нет ничего нового. На протяжении десятилетий производителям было очевидно, что оптимальная работа клапана отличается, когда двигатель выполняет разные функции, и что изменение времени, подъема и продолжительности событий клапана в двигателе в соответствии с различными сценариями может привести к увеличению мощности, крутящего момента, эффективности и преимущества выбросов.

Что отличает систему Camcon, так это то, что она позволяет полный, мгновенный и неограниченный контроль над тем, что именно делает любой впускной или выпускной клапан, в любое время, независимо от того, что делает сам двигатель. Это потому, что система Camcon IVA (Intelligent Valve Actuation) полностью электронная и не имеет механического крепления к коленчатому валу.

Нет ни ремня ГРМ, ни клапанных пружин, каждый клапан имеет свой собственный миниатюрный распределительный вал с десмодромной системой, которая открывает и закрывает клапаны точно и механически.И вместо того, чтобы приводиться в движение кривошипом, распределительный вал каждого клапана управляется электродвигателем.

Эти двигатели могут вращаться в любом направлении с абсолютной точностью, и для данного события клапана они могут вращаться полностью, чтобы обеспечить 100 процентов доступного подъема клапана, или они могут останавливаться на полпути и возвращаться в закрытое положение, чтобы вы могли получить буквально любую степень подъема клапана, которую вы хотите, в любое время. Внизу страницы есть видео, чтобы дать вам лучшее наглядное объяснение.

Система всегда знает положение коленчатого вала благодаря датчику положения вращения — фактически, вся система работает под управлением в реальном времени с обратной связью, так что события клапана точно синхронизируются с тем, что делает двигатель.

Операционный директор Camcon Марк Гостик (слева) с техническим директором Роджером Стоуном (справа)

Camcon Automotive

«Это означает, — говорит главный операционный директор Camcon Марк Гостик во время звонка по Skype из своего офиса в Кембридже, — что мы можем дать двигателю именно то, что он хочет на низких оборотах, и именно то, что он хочет на более высоких оборотах и ​​где-то между ними, и вам совсем не нужно идти на компромисс. Вы можете изменить время, продолжительность, время подъема, вы даже можете формировать события, если хотите.Вы можете делать двойные мероприятия. Вы можете изменить профиль распредвала между одним событием и другим. Вы можете перейти от холостого хода к 100-процентному открытию дроссельной заслонки за один оборот. Вы можете делать что угодно. У вас есть то, что мы называем цифровым коленчатым валом ».

Это кажется достаточно простой идеей, переход к электронному управлению клапанами. Так почему этого не было сделано раньше?

« С электромеханической точки зрения вы могли бы посмотреть и спросите: «Почему вы не сделали этого 20 лет назад?» — говорит Гоостик.«Разница заключается в электронике, которая им управляет. Что произошло в недавнем прошлом, так это то, что теперь имеется достаточная пропускная способность обработки по невысокой цене, которая может выдерживать максимальные условия работы двигателя, поэтому вы можете фактически управлять этими двигателями в реальном времени. »

Низко висящий фрукт

Естественно, это позволяет производителям автомобилей запускать высокооптимизированные версии тех же приемов, которые они проделывали с традиционными системами VVT ранее — немного дополнительного крутящего момента ниже, немного дополнительных лошадиных сил выше, улучшенные выбросы.И у компании есть несколько запущенных стендовых двигателей, а также один, встроенный в управляемый автомобиль, чтобы продемонстрировать такие простые преимущества.

«У нас есть тысячи часов динамометрического времени, показывающих, на что мы способны», — говорит Гостик. «Это только на стороне впуска — мы решили сначала сделать сторону впуска, потому что это более низкий риск, но он имеет наиболее известные преимущества. Никто никогда не делал изменения фаз газораспределения на выпусках, поэтому преимущества менее понятны.

«Что касается результатов динамометра, мы провели только так называемое испытание в устойчивом состоянии, когда объект работает в фиксированной точке или в серии фиксированных точек.А по сравнению с Jaguar Ingenium, который в значительной степени является современным бензиновым двигателем, мы получили снижение выбросов CO2 до 7,5%. Мы верим, что с переходной калибровкой и прочими подобными вещами, когда мы должным образом интегрируем ее в автомобиль, мы сможем показать выгоду от выбросов CO2 до 20 процентов. Сейчас мы делаем 16-клапанные двигатели, это впускные и выпускные, и мы запустим их, когда они будут готовы ».

Система интеллектуального срабатывания клапана Camcon обеспечивает значительные преимущества в снижении выбросов и эффективности.

Camcon Automotive

Больше интегрированных возможностей

Camcon считает, что преимущества этой системы IVA действительно начнут расти, когда она будет более тесно интегрирована в автомобиль, особенно в гибридном пространстве.И Gostick, конечно, не думает, что бензиновый двигатель находится где-то рядом с концом своей веревки.

«Люди могут спросить:« Почему вы все еще прыгаете через обручи с двигателями внутреннего сгорания, когда все знают, что все это будут батарейки? » Что ж, на самом деле, если вы поговорите с людьми в отрасли и посмотрите, что происходит, большинство из них сочтут, что в обозримом будущем у большинства автомобилей будет какая-то форма двигателя внутреннего сгорания на борту, будь то подключаемые гибриды, обычные гибриды или что-то еще.И эти гибридные автомобили по-прежнему должны иметь очень хорошо настроенные высокопроизводительные двигатели.

«Если у вас есть подключаемый гибрид, у вас есть встроенный интеллект, который решает, когда разряжать аккумулятор, а когда отключать двигатель. Часть этого расчета заключается в том, сколько энергии он может потребоваться перезапуск двигателя. Для перезапуска двигателя каждый раз требуется много заряда батареи, а затем вам нужно перезарядить батарею от двигателя, что сказывается на общей производительности.

«Но если вы Получив полный контроль над клапанами, вы можете существенно снизить количество энергии, затрачиваемой на перезапуск двигателя.Потому что вы можете открывать клапаны прямо вверх, поэтому стартер просто должен преодолевать трение, а не сжимать газы в камерах. Поступая таким образом, вы можете изменить уравнение для повторного запуска двигателя.

«В гибридном транспортном средстве с аккумулятором заданного размера вы можете существенно увеличить его чистый электрический пробег. Мы это чувствуем, мы еще не добавили в него реальных примеров, но, как правило, подключаемые гибриды. иметь чистый электрический запас хода около 48 км, что-то в этом роде.Мы думаем, что, вероятно, сможем добраться до 40 или 50 (64 или 80 км), что довольно существенно. И дело не только в использовании функции «старт-стоп», но и в некоторых других идеях, которые у нас есть в отношении таких вещей, как кондиционирование воздуха и другие интеграции.

Система интеллектуального срабатывания клапана Camcon полностью отсоединяет клапанную систему от распределительного вала

Camcon Automotive

«Гибриды очень интересны, потому что вы можете использовать электричество в некоторых точках и внутреннее сгорание в других точках, и если вы оптимизируете это, вы можете сыграть несколько действительно интересных трюков, например, решить, когда запускать клапанный механизм от батареи и когда запускать его от генератора.Иногда электрическая система производит слишком много электроэнергии, больше, чем она может сохранить, поэтому вы можете использовать ее по-разному. Мы действительно только начинаем царапать их поверхность.

«Это такие вещи, которые не очевидны … Я имею в виду, мы можем говорить об основных улучшениях производительности, которые вы можете дать на необработанном двигателе, но на самом деле снова будет практически то же самое преимущество, если вы сделаете интеграцию в автомобиль. Вы можете разыграть новые трюки, которые нельзя было сделать, когда клапаны были соединены с коленчатым валом.»

По-настоящему сумасшедший с цифровыми вентилями

В то время как описанные выше методы действительно выходят на неизведанную территорию, дальнейшее развитие с IVA предлагает действительно выдающийся потенциал.

» Одна из вещей, которые вы можете сделать с этим «Клапанный механизм предназначен для реализации всевозможных подходов к сгоранию с относительно нестандартной траекторией», — говорит Гостик. «Люди говорят о глубоком цикле Миллера, Lambda 2, HCCI и подобных вещах, о вещах, требующих очень точного контроля. по условиям горения, чтобы сделать их.Мы считаем себя помощниками.

«Двухтактный двигатель немного отклонился в сторону. Тенденция в автомобильных двигателях заключалась в уменьшении габаритов, понижении частоты вращения и тому подобном. Все это прекрасно работает, когда вы едете по автомагистрали, но когда вы… Вы пытаетесь очень быстро съехать со светофора, или на кольцевой развязке, или где-то еще, и вы опускаете ногу, тогда вы действительно чувствуете, что у вас маленький двигатель в большой машине.

«Что вы можете сделать — в принципе, по крайней мере, мы еще не продемонстрировали это — вы можете на короткое время перевести автомобиль из четырехтактного режима в двухтактный.Это по существу удваивает выходную мощность. Он дает вам, когда вам это нужно, прилив мощности. В принципе, вы можете это сделать в течение короткого периода времени, ограниченного факторами нагрева и смазки. Когда мы получим приводы на выпускных клапанах наших тестовых двигателей, мы попробуем это сделать.

«Двухтактный двигатель — это одна из тех вещей, которые были, были и всегда были будущим двигателей внутреннего сгорания. Возобновился интерес к двухтактным двигателям для ряда применений, и мы могли бы сделать что-то интересное в этом направлении. , только на очень короткие периоды времени, поэтому вы можете решить эту проблему с маленькими двигателями в больших автомобилях.

Интеллектуальная система срабатывания клапана Camcon: десмодромная работа точно контролируется электродвигателями, а не приводится в действие рукояткой

Camcon Automotive

«Переходя к противоположному концу спектра, вы могли бы сделать что-то, называемое 12-тактным ударом», — продолжает Гостик. «Так что, если вы едете по автомагистрали и едете по ней, вы можете переключить его в 12-тактный режим, что означает, что каждый цилиндр срабатывает только при каждом третьем такте.Но это происходит во всем двигателе, как, если хотите, отключение перемещающегося цилиндра.

«При частом деактивации цилиндров просто сбивается один или два цилиндра, и, поскольку это механический процесс, он всегда сбивает одни и те же, и когда вы снова включаете их, вы получаете выбросы углеводородов, потому что в цилиндрах накапливается моторное масло. Если вы делаете 12-тактный ход, вы сохраняете все цилиндры в тепле и останавливаете накопление смазки, так что вы получаете преимущество без штрафных санкций при повторном включении четырехтактного двигателя снова.

«Когда у вас будет такая степень контроля, вы можете начинать разыгрывать всевозможные трюки. После того, как вы подключили выпускные клапаны, вы также можете перенести выхлоп, чтобы вы могли быстро разогреть катализатор, вы можете играть трюки с турбокомпрессорами, вы можете делать все, что угодно ».

Где цифровая клапанная система Camcon продается на рынке

Хотя Camcon имеет собственные испытательные двигатели и демонстрационный автомобиль, эта технология не покажет масштабы ее преимуществ, пока автопроизводители не начнут использовать ее и полностью не интегрируют в свои системы. системы.

Компания потратила много времени на сотрудничество с Jaguar Land Rover, опубликовав совместный доклад на престижной конференции по двигателям в Ахене в Германии в прошлом году. И хотя это сотрудничество продолжается, Gostick заявляет, что компания видит свои самые большие возможности в Азии.

«Мы ориентируемся на Дальний Восток: Японию, Корею, Китай, просто потому, что с точки зрения отрасли мы чувствуем, что это области, которые будут наиболее восприимчивы к тому, что мы пытаемся сделать в данный момент», — говорит он. .

Интеллектуальная система срабатывания клапана Camcon

Camcon Automotive

«Это сочетание политической среды, их отношения к инновациям и рискам, а также того, насколько они зрелы с точки зрения процесса мышления о будущих трансмиссиях. В настоящее время в Европе из-за того, что делает Комиссия, все автомобильные компании бегает вокруг, говоря «батареи хорошие, батареи хорошие», и многие азиатские компании прошли через это более вдумчиво и придумали портфельный подход, в котором у вас есть автомобили с аккумулятором, у вас есть гибридные автомобили, а для других приложений — автомобили с ДВС.Я думаю, они продвинулись дальше в своем мыслительном процессе о том, как будет выглядеть трансмиссия будущего ».

Компания только что представила версию технологии IVA, которая работает на одноцилиндровых двигателях разработки, которые OEM-производители и автомобили первого уровня поставщики используют для тестирования и разработки своих двигателей, чтобы автомобильным компаниям было как можно проще экспериментировать с этой технологией.

Camcon считает, что цифровой клапанный механизм может стать убийцей дизельного топлива для легковых автомобилей, предлагая эффективность на уровне дизельного топлива и экономия топлива без каких-либо выбросов твердых частиц и NOx, которые наблюдались у дизелей в Европе в последние месяцы.

«Что касается стоимости, мы пока не можем вдаваться в подробности, но это, безусловно, меньше, чем стоимость дизельного топлива, а не бензина», — говорит Гостик. «Продажи дизельного топлива в Европе в последнем квартале упали на 17 процентов или около того. Раньше они составляли 50 или более процентов от общего объема продаж автомобилей, а теперь они упали до 30-х годов благодаря Dieselgate и другим факторам. Одним из последствий этого является что выбросы CO2 в Европе теперь снова растут, потому что люди снова обращаются к автомобилям с бензиновыми двигателями, которые выделяют больше CO2, чем дизельные двигатели.

«Вот почему система, которая может снизить выбросы в бензиновых автомобилях, — это отличная вещь, которую нужно иметь прямо сейчас. Наша система не дешевая, но в контексте дизельного топлива она тоже не дорогая».

Что касается менее дружественного отношения к планете, мы хотели бы увидеть, что произойдет, когда эта технология попадет в руки хардкорных тюнеров и гоночных команд. Это звучит как возможность для заправщиков делать с моторами очень интересные вещи.

Ознакомьтесь с технологией в видео ниже.

Источник: Camcon Automotive

Обновление (13 августа 2018 г.): Как отмечали некоторые комментаторы, эта система имеет некоторое сходство с системой FreeValve от Koenigsegg, как показано на двигателе Qamfree от Qoros, но мы бы хотели Подчеркните, что в электрогидравлически-пневматической системе срабатывания FreeValve для закрытия клапанов используются пружины клапана, а не механическая система. Таким образом, он уязвим для поплавка клапана на высоких оборотах и ​​не обеспечивает такой десмодромной точности, как система Camcon.Тем не менее, справедливо называть разницу академической, когда речь идет о дорожных автомобилях, моторы которых редко бывают достаточно высокими, чтобы в любом случае это создать проблему.

Intelligent Valve Technology — Бензиновый двигатель, дизельный КПД

.