Клапан – деталь газораспределительного механизма. Клапанный механизм (механизм привода клапанов) является составной частью газораспределительного механизма ().
ГРМ бывает нижнеклапаннымм и верхнеклапаннымм. Современные силовые агрегаты повсеместно имеют верхнее расположение клапанов.
Проводите достаточно времени, разговаривая с парнями-авторами и автомобильными девушками, и, в конце концов, вы, вероятно, услышите, как они говорят что-то о работе клапанов - клапанах, многозадачном шлифовании клапанов и т.д. Они действуют как привратники для топлива и воздуха для входа и выхода из камер сгорания в двигателе вашего автомобиля. Если один или несколько клапанов ухудшаются, у вас возникли проблемы - возможно, даже катастрофические проблемы с двигателем. Зная, что клапаны двигателя так важны, как мы можем сказать, когда один или несколько из них собираются пойти плохо?
Клапан реализует прямую подачу в цилиндры определенной порции топливно-воздушной смеси или только воздуха, а также осуществляет выпуск отработавших газов. Четырехтактный для нормальной работы требуется не менее двух клапанов на один цилиндр.
Клапаны бывают двух видов, что зависит от их прямой функции:
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 . То место, где клапан контактирует с ГБЦ, получило название седло клапана. Седло клапана стальное или чугунное, запрессовано в головку блока цилиндров.
Про техническую составляющую
И как долго простаивают двигатели? Во-первых, давайте начнем с быстрого определения: клапан двигателя состоит из стебля и головки, и он смутно напоминает гриб с крышкой, перевернутой вверх дном. С клапанами точность является ключом к оптимальной производительности. современное чудо, что клапанная арматура, клапанные пружины, рулевые рычаги и направляющие - могут функционировать изо дня в день, избивая их в ванне с маслом, редко с икотой. Однако, если клапаны установлены даже немного выключен, или приурочен к открытию и закрытию только малейшего отказа от спецификации, проблемы приведут.
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.
Самостоятельная регулировка теплового зазора клапанов двигателя
Итак, каким образом клапаны могут выйти из строя? Список довольно обширен, и часто основная причина отказа для клапана указывает на проблему дальше «вверх по течению» - и требует некоторого автомобильного слежения, чтобы понять. Вот лишь частичный список нескольких плохих вещей, которые могут произойти с клапаном двигателя и почему.
Примеси в металле, который образует клапан, заставляют его ломаться или деформироваться под напряжением. Неисправные пружины клапана или другие детали заставляют клапаны открываться, подвергая их повреждение от поршней. Аномально высокая рабочая температура выхлопных клапанов выхлопных газов, что приводит к поломке теплового напряжения. Неправильное время или поврежденный ремень газораспределительного механизма подвергает клапаны поршневому контакту, изгибу и поломке. Клапаны, направляющие, уплотнения или другие детали изменены без проверки правильных измерений и углов - возможно изгиб или поломка.
- Низкое качество изготовления создает дефектный клапан на заводе.
- Загрязненное масло вызывает износ клапана, понижает сжатие двигателя.
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.
Однако есть несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы уменьшить вероятность некоторых из этих более неприятных результатов. Другое дело, что вы можете сделать - и это не должно удивлять - это регулярно менять масло и немедленно проверять что-либо необычное, такое как утечка масла или сжигание.
Зазоры между клапанами двигателя
Поэтому мы еще не ответили на вопрос - как долго должен длиться клапан двигателя? Ну, на самом деле нет срока службы клапанов двигателя. В конечном счете, теоретически, любой клапан будет изнашиваться при достаточно длительном движении. Все зависит от того, насколько хорошо это сделано, насколько сложно это сделать, общее техническое обслуживание автомобиля и отношение к другим частям двигателя, например, к ремню привода газораспределительного механизма.
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.
Сумской государственный университет
Для получения дополнительной информации о клапанах двигателей и других связанных с ними разделах, перейдите по ссылкам на следующей странице. Вы все слышали о верхних клапанах при покупке силового оборудования, но что они означают для вас? Двадцать лет назад верхние клапаны были неслыханны в любом типе энергетического оборудования. В настоящее время трудно найти небольшой двигатель без них.
В двигателе с верхними клапанами впускной и выпускной клапаны расположены в головке блока цилиндров, а не в блоке двигателя. Многие из крупных производителей двигателей по-прежнему предлагают «стандартные» двигатели с клапанами в блоке. Их «роскошные» двигатели имеют верхние клапаны и более прочную конструкцию. Верхние клапаны дают вам более длительный срок службы двигателя, улучшают экономию топлива и, в большинстве случаев, меньше ремонтов двигателя.
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.
Чтобы понять верхние клапаны, вам необходимо понять основные принципы работы клапанов, кулачков, кривошипов и ходов. Конструкция клапанного агрегата Производители конфигурируют распределительные валы и клапаны в двигателях тремя основными путями - клапаном в блоке, верхним клапаном и верхним кулачком. Различие между этими двумя двигателями заключается в расположении распределительного вала. Двигатель представляет собой конструкцию верхнего кулачка, если распределительный вал находится в головке блока цилиндров.
Двигатель представляет собой конструкцию наддувочного клапана, если распределительный вал расположен в блоке двигателя. Эксплуатация системы Распределительный вал расположен в блоке двигателя на двигателе верхнего крыла. Распределительный вал использует подъемники, толкатели и коромысла для активации своих клапанов. Его работа довольно проста и идентична автомобильному двигателю. Когда распределительный вал вращается, каждый нецентральный кулачковый лепесток толкается к подъемнику или толкателю. Восходящее движение подъемника переносится через толкатель на кронштейн.
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.
Это восходящее движение меняется на нисходящее движение, когда качающийся рычаг поворачивается. Движение вниз открывает клапан. Когда распределительный вал продолжает вращаться, лепесток проходит подъемником и позволяет закрывать клапан. Пружина возвращает клапан в его положение. Каждый цилиндр в двигателе внутреннего сгорания содержит один впускной клапан и один выпускной клапан. Оба клапана открывают и закрывают внутренние проходы в головке цилиндров. Впускной клапан является большим из двух клапанов.
Он контролирует подачу топлива в камеру сгорания. Выпускной клапан управляет потоком выхлопных газов из цилиндра. Характеристики конструкции клапана Клапаны состоят из круглой головки, штока и канавки в верхней части клапана. Головка клапана представляет собой больший конец, который открывает и закрывает проход в камеру сгорания и из нее. Шток направляет клапан вверх и вниз и поддерживает пружину клапана. Канавка в верхней части штока клапана удерживает пружину клапана на месте с фиксатором. Клапаны должны открываться и закрываться, чтобы воздушно-топливная смесь могла войти, а затем выйти из камеры сгорания.
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.
Защищающие покрытия, методы нанесения
Для обеспечения бесперебойной работы двигателя требуется правильное время открытия и закрытия клапанов. Распределительный вал контролирует последовательность и синхронизацию клапана. Распределительный вал Распредвал состоит из нескольких распределительных валов и набора кулачковых лепестков. Журналы распределительных валов, как и коленчатые валы, удерживают распределительный вал на месте. Подшипник, размещенный вокруг каждого журнала, позволяет ему свободно вращаться. Кулачковые лепестки открывают впускной и выпускной клапаны в каждом цилиндре.
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.
Количество кулачковых лопастей равно числу клапанов в двигателе. Угловое позиционирование кулачковых лепестков на валу определяет последовательность открывания и закрывания клапанов. Конструкция лопастей определяет, как высоко открываются клапаны и как долго они останутся открытыми. Эти конструкции варьируются от одного двигателя к другому.
Новые технологии, правила и вы В течение последних нескольких лет технология наружного электрооборудования и двигателей дала нам верхние кулачки, систему впрыска топлива и компьютерное управление. Правительственные правила требуют, чтобы вы были в курсе своих знаний о том, какие типы двигателей вы можете использовать. Если у вас есть конкретные вопросы, касающиеся правительственных постановлений, обратитесь в местное представительство Агентства по охране окружающей среды.
Открытие клапана реализовано при помощи нажатия на клапанный стержень. За открытие отвечает привод клапана. Указанный привод обеспечивает передачу усилия от . В современных двигателях используются две базовые схемы привода клапанов: привод посредством гидравлических толкателей клапана и реализация привода при помощи роликовых рычагов.
Он также является сторонником автомобильной рекламы для национального телевизионного шоу «Сражайтесь с Дэвидом Горовицем». Управление сжиганием воздушно-топливной смеси является важным и сложным процессом. Четыре необходимых шага происходят в правильное время и в правильной последовательности для правильного сжигания. Это должно произойти в каждом цилиндре двигателя. Этот процесс представляет собой четырехтактный цикл.
Термин «четырехтактный» относится к числу поршней, необходимых для завершения цикла сжигания. Ход - это перемещение поршня с самого высокого положения в цилиндре до самого низкого или от самого низкого до самого высокого положения. Четыре удара - это потребление, сжатие, мощность и выхлоп.
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.
Ход впуска является первым из четырех ходов в цикле сгорания. Когда поршень отходит от верхней части цилиндра, открывается впускной клапан. Движение вниз поршня создает вакуум в цилиндре. Относительно высокое давление снаружи цилиндра подталкивает смесь воздуха и топлива в цилиндр. Как только поршень достигает нижней части цилиндра, впускной клапан закрывается.
Второй ход цикла горения - это такт сжатия. Ход сжатия начинается, когда поршень начинает двигаться вверх в цилиндре. Впускной клапан закрывается, удерживая воздушно-топливную смесь в цилиндре. Восходящее движение поршня сжимает смесь в небольшой объем.
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.
Технологии производства клапанов
Сжатие или сжатие воздушно-топливной смеси важно для развития максимальной мощности. Чем выше сжатие, тем больше давление на поршень при воспламенении воздушно-топливной смеси. Сжатие также предварительно нагревает смесь, что помогает эффективно сжигать ее.
Третий ход - это ход мощности. Силовой ход начинается с воспламенения сжатой воздушно-топливной смеси в камере сгорания. Свеча зажигания, расположенная в головке цилиндра, создает электрическую искру в камере сгорания, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь. Горящее топливо быстро расширяется, создавая высокое давление на верхнюю часть поршня. Это давление приводит поршень вниз. Движение вниз обеспечивает возможность поворота коленчатого вала, который, в свою очередь, приводит в движение оборудование.
Для работы автомобиля используется два клапана. Первый, впускающий топливную смесь в цилиндр, – это впускной клапан; другой, который выпускает переработанный воздух из мотора, – это выпускной клапан. Важно, чтобы эти два устройства были открыты и закрыты в нужное время, неважно на каком уровне движения авто, тогда можно говорить об эффективности мотора.
ДВС состоит из распредвала и коленвала, а также поршневой системы. Распределительный вал вращается благодаря цепям, ремням или нескольким шестеренкам (в зависимости от типа ГРМ). Именно эти соединения служат для синхронной работы всего механизма клапанов.
Верхнее положение вала
В зависимости от конструкции силового агрегата, вал может быть расположен, либо вверху над блоком, либо внутри него. Рассмотрим сначала первый случай.
Благодаря верхнему положению вала другие детали взаимосвязаны с цилиндрами или толкателями.
Принцип работы следующий: то, что толкает, касается детали, которая в это время передает энергию детали, а ей удается опереться о ножку клапана, он держится при помощи пружинки, отличающейся силой, приподнятым, то есть он закрыт.
В описанной системе, распредвал, находящийся в двигателе наверху, работает благодаря приводу, имеющему зубчатые зацепы. Также видно, что кулачки и устройство толкателей, находящихся прямо над двумя затворами, связаны между собой.
Давление толкателя, оказываемое на кулачок, побуждает деталь, на которой держится клапан, ослабить пружинку. Далее, когда вал вращается, пружина делает ход и становится на свое место, тогда происходит закрытие клапана.
Именно эта конструкция позволяет , который оснащен верхним расположением клапанного механизма.
Двигатель, имеющий один вал распределителя
Существуют двигатели внутреннего сгорания, не имеющих толкатели, поэтому для открытия и закрытия затворов используется распределительный вал в виде одинарного типа. Называется эта конструкция – однораспредвальный двигатель. Там детали клапана помещаются в головке. Конструкция имеет мало подвижных частей, именно это способствует ее надежности, позволяя действовать даже тогда, когда скорость автомобиля на пределе. При этом материал, из которого изготавливаются запчасти – металл (специальный сплав).
Для более эффективной работы мотора между элементами должно быть свободное пространство – зазор. Если зазоры между затворной ножкой, кулачком или коромыслом отсутствуют, тогда система будет работать на износ, вызвав серьезные повреждения.
Также стоит отметить, что излишние зазоры приведут к тому, что клапан совершит открытие раньше времени, а закрытие позже. Таким образом, сила ДВС будет снижена, а под высоким давлением затворов ход будет осуществляться шумнее.
Если же зазор будет мал, то и давление станет меньше, это приведет к тому, что ход затвора станет весьма затруднительным, тем самым автомобиль будет терять мощность.
Есть такие двигатели внутреннего сгорания, которые работают автоматически, сами подстраивая затворы под нужное действие. Для этого нужно обильное количество смазочной жидкости, ведь именно под ее давлением будет работать система клапанов.
Вал вместе с толкателями внутри блока
При таком положении конструкции клапанов, то есть когда она располагается внутри системы цилиндров, толкающее устройство может оказывать воздействие на деталь, непосредственно касающуюся клапана, которая его открывает. Это считается более выгодным положением, чем предыдущее, которое было рассмотрено выше. Ведь, используя много подвижных частиц, ход автомобиля уменьшается на порядок. В результате чего, впускной клапан и выпускной клапан имеют меньшее давление, что снижает на порядок мощность двигателя внутреннего сгорания.
Сравнивая дальше, можно увидеть, что ДВС, который содержит вал вверху, а также штанги распределительного вала, которые располагаются в головке цилиндра, имеет больший ход. Когда вал вращается, то затвор может открыться или закрыться под давлением хода вала. Служит для открывания и закрывания клапанов толкающее устройство, а также коромысло вместе со штангой. Благодаря пружине клапан держится в закрытом положении.
То, сколько зубчиков на звезде, которая расположена в цепи ведущего вала, определяет мощность давления кулачка на деталь, касающуюся клапана, которое способствует открыванию затворов. При этом зубчиков на шестеренке распредвала меньше раза в два, это приводит к тому, что вал вращается с несколько меньшей скоростью, чем сам двигатель внутреннего сгорания.
ДВС с одним валом
Есть такие модели ДВС, способствующие прямому воздействию кулачков на рычаги, они обычно выполняются небольшими, и их еще называют пальцами. В таком материал затворов тщательно продуман. В нем не так много составляющих, играющих роль в открывании и закрывании заслонок. Так в частности, ход автомобиля полностью зависит от кулачков, воздействующих сразу на короткие детали, открывающие или закрывающие клапаны.
Как видим, в такой системе мало сложностей с точки зрения техники, к тому же в такой конструкции малый вес. В ней совершенно нет штанг, которые выступают как толкатель и коромысло, которое на это провоцирует толкающее устройство, оказывая на него давление.
Материал цепи, которая способствует правильному расположению вала на звезде, влияет на то, что она часто виснет.
Стержнем решения такой проблемы будет необходимость добавить несколько небольших звезд, а также натяжения короткой цепи. Еще применяют ремешки, которые являются нерастягиваемыми, их материал – это резина. Внутри каждого такого маслоупорного ремня есть звездочки, которые способствуют вращению распределительного и коленчатого вала.
Устройство клапанного механизма
Как мы уже поняли, двигатель внутреннего сгорания способствует тому, что клапаны в цилиндры ДВС впускают горючую смесь, если это бензиновое топливо, или воздух, если это дизельное топливо, а также выпускают их наружу. Поэтому есть два клапана, каждый из которых может открыться или закрыться в свое время под давлением кулачков.
Давление, оказываемое на стержни во время касания его кулачком в двигателе, имеющем сгорание горючей смеси или воздуха, смешанного с дизелем, способствует тому, что стержень, удерживающий клапан, выполненный из качественного материала, имеет хороший ход.
То, что ход идет ровно у конструкции с клапанами, говорит о правильном материале, из которого выполнена конструкция.
Наличие необходимых зазоров в металлическом материале детали стержня, на котором держится вся конструкция, способствует быстрому открыванию и закрыванию затворов. Выходит, что благодаря качественному материалу осуществляется лучшая работа мотора.
Современные детали мотора имеют правильный материал, который способствует простоте в конструкции, стоят они мало, ремонт требуется редко, а надежность конструкции на высшем уровне. Если же случается поломка, детали следует ремонтировать, либо полностью менять. Речь идет о распределительном вале, втулках направляющих, толкателе и пружине.
Еще поговорим напоследок о том, как размещаются затворы:
- Распределительный вал может находиться внизу относительно штанги клапана.
- Наличие у стержня рычажного толкателя.
- Распределительный вал находится вверху, а клапаны приводятся в движение благодаря коромыслу, воздействующему на толкатель.
- Затвор находится в верхней части двигателя, и вал оказывает на него воздействия сразу через толкатель, то есть без коромысла.
Заключение
Теперь можно подвести итоги того, как работает механизм с клапанами. Кулачок способствует передаче усилия толкателю, который в свою очередь благодаря небольшому зазору оказывает влияние на клапан, который либо открывается, либо закрывается. После того, как масло было вобрано в полость затвора, который потом впрыскивает его в цилиндр, затвор закрывается. В итоге масло при очередном такте уходит, поэтому следует снова его вобрать в себя, это уже происходит на следующем такте.