Чем отличаются впускные и выпускные клапаны: Чем отличается впускной клапан от выпускного – АвтоТоп

Содержание

Чем отличается впускной клапан от выпускного – АвтоТоп

Если вы разрабатываете головку блока цилиндров для получения максимальной мощности, то не будет никаким сюрпризом, что основной целью является максимальный поток. Это, кроме всего прочего, требует использования клапанов большего размера, которые могут быть физически установлены в камеры сгорания. Это требует решения, как лучше всего разделить имеющееся пространство между впускными и выпускными клапанами. Другими словами, что лучше: большой впускной и маленький выпускной клапан, оба клапана одинакового размера или большой выпускной и маленький впускной клапан? Прежде всего, можно подумать, что большой выпускной клапан — это тот путь, которым нужно идти; ведь отработанные газы, без сомнения, занимают больший объем, чем газы, втянутые в цилиндр через впускную систему. Однако, когда мы касаемся мощности, действует другое «железное» правило: легче опустошить цилиндр, чем наполнить его.
Годы экспериментов показали, что оптимальный размер выпускного клапана должен составлять примерно около 75% от впускного или, если точнее, поток через него должен составлять примерно 75% потока через впускной клапан. Это правило применяется только тогда, когда диаметры комбинируемых клапанов равны общему имеющемуся пространству в камере, т.е. клапаны почти касаются друг друга, как часто бывает в гоночных двигателях. Если используются клапаны с размерами, меньшими, чем максимальные, а мощность не является основной целью, то баланс между потоками впускного и выпускного каналов не так критичен.

Самое простое правило, которому нужно следовать: если основным требованием является мощность, то следуйте нормальному соотношению 0,75:1. Это правило можно изменить в тех случаях, когда двигатель оснащен системой турбонаддува или впрыска закиси азота. Для этих систем требуется обеспечение большего потока выхлопных газов и может успешно использоваться соотношение диаметров выпускного и впускного клапанов, составляющее 0,9:1 (поток выхлопных газов составляет 90% от потока впускаемой смеси) или даже больше.

К сожалению, установка увеличенных выпускных клапанов имеет «ловушку», которая обычно не связана с увеличением размеров впускных клапанов. Водяная рубашка внутри головки блока цилиндров расположена рядом с седлами выпускных клапанов. Это помогает поддерживать клапаны и седла холодными, но часто препятствует установке клапанов максимального размера. Вдобавок, тонкие отливки и большое количество тепла (побочный продукт высокой мощности) могут привести к образованию трещин в седлах, и это обычно укорачивает срок службы головки блока.

Замечание. Когда главной целью конструктора является экономия, а не мощность, размер выпускного клапана может быть увеличен до соотношения 0,75:1 даже при увеличении диаметра впускного клапана. Когда поток выпускного канала увеличивается, то пробег и срок службы двигателя будут улучшены. Однако здесь есть предел, как и во всем. Выпускные клапаны, размер которых превышает 90 — 95% от размера впускного клапана, дают очень маленькую дополнительную топливную экономию, и так как они используют пространство, обычно отдаваемое впускным клапанам, то потенциал по мощности будет уменьшен.

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 работать двигателю, 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 двигателе внутреннего сгорания 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:

  1. Распределительный вал может находиться внизу относительно штанги клапана.
  2. Наличие у стержня рычажного толкателя.
  3. Распределительный вал находится вверху, а клапаны приводятся в движение благодаря коромыслу, воздействующему на толкатель.
  4. 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.

Впускной клапан малого диаметра — уменьшение количества впускаемого воздуха

Впускной клапан большого диа­метра — увеличение количества впускаемого воздуха

Пружина с переменным шагом навивки

Двойная пружина

В четырехтактных бензиновых и дизельных двигателях клапаны располагаются в головке цилиндров. Через впускные клапаны проходит только смесь воздуха и топлива, поэтому они подвергаются воздействию более низких температур, чем выпускные клапаны. У впускного клапана тарелку делают большего диаметра, чем у выпускного, так как давление на впуске меньше давления на выпуске. Двигатели разных моделей отличаются количеством клапа­нов. Двигателям с двумя и более впускными клапанами свойственно лучшее наполнение цилиндров. Дополнительный впускной клапан увеличивает проходное сечение впускных каналов, следовательно, в цилиндр поступает больше топливовоздушной смеси. То же самое касается и выпускных клапанов: два клапана на выпуске позволяют увеличить вы­пускные каналы, что облегчает выход отработавших газов из цилиндра. Клапан подверга­ется очень значительным нагрузкам даже при нормальном режиме работы двигателя. Для повышения стойкости клапана к износу, прожиганию и коррозии его поверхность подвер­гается специальной обработке. Так, например, впускные клапаны изготавливаются из стали с хромом или кремнием для повышения их износостойкости и коррозионной стойкости или магния и никеля для повышения прочности. Выпускные клапаны сделаны из сплавов на основе никеля. Клапан состоит из двух частей: стержня и тарелки. Клапан установлен в отверстии в головке цилиндров. Тарелка плотно прилегает к седлу. В процессе работы головка цилиндров нагревает седло. Часть тепла передается стержню клапана, а от него — направляющей втулке, поэтому стержень является самой холодной частью клапана. Седло клапана и направляющая втулка охлаждаются жидкостью, протекающей по рубашке вокруг впускных каналов. Открываясь и закрываясь, клапан поворачивается на небольшой угол, поэтому каждый раз он садится на новое место.

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.


Какой клапан больше впускной или выпускной


Какой клапан больше впускной или выпускной ⋆ Прорабофф.рф

Если вы планируете увеличить мощность двигателя за счет замены впускных и выпускных клапанов, то в первую очередь нужно узнать какой из них должен быть больше.

В этой статье мы расскажем, какой клапан больше впускной или выпускной, чтобы вы в дальнейшем могли знать нужные ли детали стоят в двигателе.

Зачем нужны клапаны

Перед тем как узнать рекомендуемое соотношение клапанов мы расскажем, зачем они вообще нужны. Итак, впускной и выпускной клапан играют важную роль в работе системы сгорания. Впускной клапан подает топливо в камеру сгорания, а выпускной позволяет выходить газам, которые образовались после сгорания топлива.

Какой клапан должен быть больше

Каждый из клапанов важен и на первый взгляд различия в размерах совсем не играют роли, но это ошибка, ведь даже от нескольких миллиметров зависит мощность двигателя. По словам профессиональных исследователей, впускной клапан должен быть больше выпускного, и в соотношении составлять 1:0,75. Такое соотношение объясняется тем, что выпускному клапану куда легче выпустить легкие газы, и поэтому и больший размер необязателен. Соотношение 1:0,9 подходит лишь тем автомобилям, которые используют закись азота или турбо надув, а таких, как правило, можно посчитать по пальцам.

Вывод

Теперь вы знаете, какой клапан больше впускной или выпускной. Также от рекомендуемого соотношения впускного и выпускного клапана зависит экономия топлива. Даже от небольшого увеличения выпускного клапана зависит снижение мощности и увеличения расхода топлива, поэтому отнестись нужно к этому серьезно. Удачи!

Впускные и выпускные клапаны автомобиля, конструкция и материалы

Впускные и выпускные клапаны автомобильных двигателей имеют тарельчатую форму. Клапан открывается под действием клапанного механизма, управляемого эксцентриковым кулачком. Работа кулачка синхронизирована с положением поршня и периодом вращения коленчатого вала.

В связи с этим они изготавливаются из более стойких материалов, чем впускные клапаны, и соответственно стоят дороже.

Направляющая втулка клапана расположена соосно с седлом клапана, так чтобы между рабочей фаской клапана и седлом обеспечивался герметичный газонепроницаемый контакт. Рабочая фаска клапана и седло скошены под углом 30° или 45°. Это номинальные значения угла фаски. Фактические значения могут на один-два градуса отличаться от номинальных. Клапаны и седла клапанов, используемые в большинстве двигателей, имеют номинальный угол фаски, равный 45°. Клапан прижимается к седлу под действием пружины. Пружина удерживается на стержне клапана (некоторые автомеханики называют его штоком клапана) опорной тарелкой пружины, которая, в свою очередь, контрится на стержне клапана замком (сухариками). Для демонтажа клапана необходимо сжать пружину и снять сухарики. После этого можно снять пружину, манжету, и вынуть клапан из головки.

Всесторонние испытания показали, что между различными геометрическими параметрами клапанов существуют оптимальные соотношения. В двигателях с цилиндрами внутренним диаметром от 3 до 8 дюймов (от 80 до 200 мм) для впускного клапана оптимальным будет диаметр головки, составляющий приблизительно 45% внутреннего диаметра цилиндра. Оптимальный диаметр головки выпускного клапана составляет примерно 38% внутреннего диаметра цилиндра. Впускной клапан должен быть больше по размеру, чем выпускной, чтобы пропускать ту же массу газа. Больший по размеру впускной клапан управляет низкоскоростным потоком разреженного газа. В то же время выпускной клапан управляет высокоскоростным потоком сжатого газа. С таким потоком в состоянии справиться клапан меньшего размера. Вследствие этого диаметр головки выпускного клапана составляет примерно 85% диаметра головки впускного клапана. Для нормального функционирования диаметр головки клапана должен составлять приблизительно 115% диаметра клапанного окна. Клапан должен быть достаточно большим, чтобы перекрывать окно. Высота подъема клапана над седлом составляет примерно 25% диаметра головки.

Конструкции клапанов автомобиля

Головки клапанов авто (автомеханики часто называют их тарелками) могут иметь различную конструкцию, они могут быть как жесткими так и эластичными.  Жесткая головка обладает высокой прочностью, сохраняет форму и обладает высокой теплопроводностью. Она также отличается более высокой износоустойчивостью. Эластичная головка, в свою очередь, способна приспосабливаться к форме седла. Поэтому эластичный клапан надежно запечатывает окно, но перегревается, а изгибы при посадке в седло, когда клапан адаптируется к его форме, могут привести к его разрушению. В конструкции клапанов широко используется головка, над лицевой поверхностью которой выступает небольшая шляпка. Такой клапан обладает достаточно небольшим весом, высокой прочностью и теплопередачей и чуть более высокой ценой. Эластичные головки чаще встречаются у впускных клапанов, а жесткие — у выпускных.

Попадание холодного воздуха на горячие выпускные клапаны сразу после остановки двигателя может привести к серьезным повреждениям клапанов. В двигателях оснащенных выпускными коллекторными головками и/или прямоточными глушителями, холодному воздуху открыт прямой доступ к выпускным клапанам. Резкое охлаждение может вызвать коробление и/или образование трещин в клапане. В холодную ветреную погоду, когда ветер вдувает холодный наружный воздух прямо в систему выпуска отработавших газов, такие условия — не редкость. Противоточные глушители с длинными выхлопными трубами и каталитическим нейтрализатором отработавших газов снижают опасность возникновения такой ситуации.

 Материалы из которых изготавливаются клапаны

Сплавы, материалы из которых изготавливаются выпускные клапаны автомобиля, состоят главным образом из хрома, обеспечивающего высокую жаростойкость, с небольшими добавками никеля, марганца и азотных соединений. Если требуется придать клапану особые характеристики, то он подвергается термообработке. Если конструкция клапана из однородного материала не может обеспечить необходимую прочность и жаростойкость, то его изготавливают сварным — из двух различных материалов. После обработки место соединения частей клапана невозможно различить. Головки клапанов изготавливаются из специальных сплавов, обладающих жаростойкостью, прочностью, коррозионной стойкостью, стойкостью к воздействию окиси свинца и высокой твердостью. Головки привариваются к стержням, изготовленным из материалов, обладающих высокой износостойкостью. В клапанах, предназначенных для работы в особо тяжелых условиях, на рабочую фаску головки и верхушку стержня впускного клапана автомобиля направляются твердосплавные материалы типа стеллита. Стеллит представляет собой сплав никеля, хрома и вольфрама и является немагнитным материалом. В тех случаях, когда необходимо повысить коррозионную стойкость, клапан алитируется. Алитирование рабочей фаски снижает ее износ при использовании неэтилированного бензина. На поверхности клапана формируется пленка окиси алюминия, предотвращающая приваривание стальной фаски клапана к чугунному седлу.

 Клапаны с полым стержнем и деформацией седла

В некоторых типах особо мощных двигателей используются выпускные клапаны с полым стержнем, заполненным металлическим натрием. Натрий при нагреве клапана до рабочей температуры расплавляется, превращаясь в жидкость. Этот расплав плещется в канале стержня и отводит тепло от головки клапана в стержень. Далее тепло передается через направляющую втулку клапана и поглощается системой охлаждения. Монолитная конструкция впускного и выпускного клапана при правильном выборе материалов обеспечивает, как правило, хорошие эксплуатационные характеристики автомобильных двигателей.

Клапан прижимается к седлу рабочей фаской, герметично закрывая камеру сгорания. Седло обычно формируется как элемент конструкции в отливке чугунной головки блока цилиндров — такое седло называется встроенным седлом. Седла обычно подвергаются индукционной закалке, чтобы можно было использовать неэтилированный бензин. Это обеспечивает замедление износа седел в процессе эксплуатации двигателя. В процессе износа седла клапан все глубже садится в него — утапливается. В тех случаях, когда коррозионная стойкость и износостойкость должны быть особенно высокими, всегда используются вставные седла. В алюминиевых головках седла и направляющие втулки клапанов — только вставные. Необходимо отметить, что в алюминиевых головках рабочая температура седел выпускных клапанов на 180°Ф (100°С) ниже, чем в чугунных. Вставные седла используются в качестве спасительной меры при восстановлении сильно поврежденных встроенных седел клапанов.

Деформация седла является основной причиной преждевременного выхода из строя клапанов. Деформация седла клапана может быть обратимой — как результат воздействия высокой температуры и давления, или необратимой — как результат действия внутренних механических напряжений. Механическое напряжение — это сила, действующая на тело, которая стремится изменить его форму.

Впускные и выпускные клапаны: размер имеет значение — DRIVE2

Если вы разрабатываете головку блока цилиндров для получения максимальной мощности, то не будет никаким сюрпризом, что основной целью является максимальный поток. Это, кроме всего прочего, требует использования клапанов большего размера, которые могут быть физически установлены в камеры сгорания. Это требует решения, как лучше всего разделить имеющееся пространство между впускными и выпускными клапанами. Другими словами, что лучше: большой впускной и маленький выпускной клапан, оба клапана одинакового размера или большой выпускной и маленький впускной клапан? Прежде всего, можно подумать, что большой выпускной клапан — это тот путь, которым нужно идти; ведь отработанные газы, без сомнения, занимают больший объем, чем газы, втянутые в цилиндр через впускную систему. Однако, когда мы касаемся мощности, действует другое «железное» правило: легче опустошить цилиндр, чем наполнить его.Годы экспериментов показали, что оптимальный размер выпускного клапана должен составлять примерно около 75% от впускного или, если точнее, поток через него должен составлять примерно 75% потока через впускной клапан. Это правило применяется только тогда, когда диаметры комбинируемых клапанов равны общему имеющемуся пространству в камере, т.е. клапаны почти касаются друг друга, как часто бывает в гоночных двигателях. Если используются клапаны с размерами, меньшими, чем максимальные, а мощность не является основной целью, то баланс между потоками впускного и выпускного каналов не так критичен.

Самое простое правило, которому нужно следовать: если основным требованием является мощность, то следуйте нормальному соотношению 0,75:1. Это правило можно изменить в тех случаях, когда двигатель оснащен системой турбонаддува или впрыска закиси азота. Для этих систем требуется обеспечение большего потока выхлопных газов и может успешно использоваться соотношение диаметров выпускного и впускного клапанов, составляющее 0,9:1 (поток выхлопных газов составляет 90% от потока впускаемой смеси) или даже больше.

К сожалению, установка увеличенных выпускных клапанов имеет «ловушку», которая обычно не связана с увеличением размеров впускных клапанов. Водяная рубашка внутри головки блока цилиндров расположена рядом с седлами выпускных клапанов. Это помогает поддерживать клапаны и седла холодными, но часто препятствует установке клапанов максимального размера. Вдобавок, тонкие отливки и большое количество тепла (побочный продукт высокой мощности) могут привести к образованию трещин в седлах, и это обычно укорачивает срок службы головки блока.

Замечание. Когда главной целью конструктора является экономия, а не мощность, размер выпускного клапана может быть увеличен до соотношения 0,75:1 даже при увеличении диаметра впускного клапана. Когда поток выпускного канала увеличивается, то пробег и срок службы двигателя будут улучшены. Однако здесь есть предел, как и во всем. Выпускные клапаны, размер которых превышает 90 — 95% от размера впускного клапана, дают очень маленькую дополнительную топливную экономию, и так как они используют пространство, обычно отдаваемое впускным клапанам, то потенциал по мощности будет уменьшен.

Теги: #Статьи #Корч #Почетные_Корчстроители

Выпускной клапан

Выпускной клапан – элемент ГРМ, при открытии которого происходит удаление (выпуск) отработавших газов из камеры сгорания двигателя. 

Выпуск газов происходит тогда, когда поршень в цилиндре двигателя направляется от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ). В процессе работы двигателя выпускные клапаны подвергаются значительным термическим нагрузкам, так как постоянно контактируют с раскаленными отработавшими газами. Головка клапана при работе ДВС может разогреваться в пределах 600-800 градусов.

После окончания такта впуска и сжатия главным требованием в момент возгорания топлива в камере сгорания является максимальная герметичность. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Когда поршень принял на себя энергию расширяющихся газов после возгорания топливно-воздушной смеси, из камеры сгорания необходимо удалить эти отработавшие газы. Герметизация камеры на данном этапе уже не нужна. За удаление выхлопных газов в конструкции газораспределительного механизма отвечает выпускной тарельчатый клапан, который размещен в головке блока цилиндров (ГБЦ).

На такте впуска создается разряжение, а на такте выпуска в рабочей камере сгорания двигателя образуется повышенное давление. После сгорания смеси топлива и воздуха отработавшие газы покидают камеру сгорания через открывающийся в нужный момент выпускной клапан. Сила давления позволяет газам с легкостью выйти из рабочей камеры. Этим объясняется меньший размер тарелки выпускного клапана сравнительно с тарелкой впускного клапана. На такте впуска разрежение по своей силе меньше давления на выпуске. Выхлопные газы практически выталкиваются наружу через открытый выпускной клапан.

Эффективная герметизация камеры сгорания стала возможна благодаря использованию тарельчатых клапанов в конструкции ГРМ современных ДВС. Устройство клапана простое, элемент имеет тарелку и стержень. Фаска плавно переходит в стержень, что делает клапан достаточно прочным. Коническая форма перехода заметно снижает сопротивление выхлопных газов при выходе из камеры, а также дополнительно улучшает герметизацию.

Открытие выпускного клапана происходит благодаря полученному усилию от кулачка распределительного вала.  Стержень (шток) клапана находится в направляющей втулке клапана, которая запрессована в ГБЦ. Кулачок распредвала нажимает прямо на шток клапана или на рокер, от которого усилие передается на стержень. В ГБЦ также размещено седло клапана. Седло клапана представляет собой углубление,  которое по своей форме соответствует верхней части тарелки клапана. Тарелка клапана и седло клапана с филигранной точностью прижимаются друг к другу. Данное решение позволяет обеспечить максимальную герметичность в тот момент, когда закрыты впускной и выпускной клапаны. Главной задачей становится исключить прорыв газов из камеры сгорания.

На верхней части стержня клапана выполнена специальная выточка. Указанная выточка является местом установки «сухаря».   Данный «сухарь» представляет собой коническое кольцо, которое разрезано на две равных части. Решение необходимо для крепления тарелки пружины клапана. Если открытие клапана осуществляется за счет «толчка» от кулачка распредвала, то закрытие клапана реализовано посредством усилия пружины клапана. Указанная пружина закрывает клапан, плотно прижимая тарелку к седлу. Дополнительно имеется механизм, который осуществляет проворачивание клапана. Это необходимо для равномерного износа клапана и очистки клапана от нагара.

Выпускной клапан работает в крайне сложных условиях. Отработавшие газы вызывают сильную коррозию выпускных клапанов. Если топливо сгорает в камере не полностью, тогда это может привести к прогару клапана. Регулировка клапанного механизма является важной процедурой в процессе эксплуатации ДВС. Раннее закрытие  выпускного клапана может привести к быстрому его прогару.

В процессе эксплуатации любого ДВС тарелка клапана и седло покрываются нагаром. Избежать нагара на клапанах практически не представляется возможным. Наличие нагара вызывает постоянный перегрев выпускного клапана. Рано или поздно опорная поверхность клапана начинает выгорать, что приводит к потере герметичности в камере сгорания. Результатом становится прогрессирующая потеря мощности ДВС, затрудненный пуск и т.д.

Появившиеся от перегрева микротрещины на тарелке клапана постепенно увеличиваются, так как раскаленные газы под давлением начинают прорываться наружу из камеры сгорания. Головка клапана в таких условиях деформируется и далее разрушается. Выход клапана из строя фактически означает полную потерю цилиндром двигателя своей функциональности. После замены обязательно требуется притирка клапана к седлу для максимально точного прилегания. Игнорирование процедуры или некачественное выполнение притирки клапанов приведет к быстрому выходу нового клапана из строя.

Вполне очевидно, что перегрев является серьезной проблемой  выпускных клапанов. Для изготовления выпускного клапана используется особая хромоникельмолибденовая сталь. Основой является никель, который повышает устойчивость выпускного клапана к механическому разрушению. Сталь для изготовления клапанов отличается высокой жаропрочностью.

Следующим шагом по снижению термонагруженности выпускного клапана становится его конструкция, которая отличается от устройства впускных клапанов. 

Стержень выпускного клапана полый, полость заполнена металлическим натрием. Натрий расплавляется и перетекает внутри стержня клапана, что позволяет улучшить теплообмен и равномерно распределить нагрев.

Выпускной клапан также может иметь дополнительную защиту, которая способна значительно продлить срок службы элемента. Единственным недостатком можно считать конечное удорожание производства детали.

Среди наиболее распространенных способов защиты отмечены:

  • лазерное легирование;
  • метод плазменно-порошковой наплавки;
  • наплавка токами высокой частоты;

Плазменно-порошковая наплавка считается одним из наиболее экономически и практически оправданных решений. Для такой наплавки используют различные металлические порошки, в основе которых лежит кобальт или никель. Технологии нанесения покрытия разные, но главной задачей каждого из указанных способов становится наплавление тонкого слоя защиты на поверхность клапана для повышения износостойкости, устойчивости к появлению коррозионных процессов и механическому разрушению.

Впускные и выпускные клапаны

Выпускные клапаны

Фаска

Пружина

Впускной клапан малого диаметра — уменьшение количества впускаемого воздуха

Впускные клапаны

Маслоотража­тельный колпачок

Направл. втулка

Стержень

Тарелка

Седло

Диаметр клапана

Большой шаг

Внутренняя пружина

Впускной клапан большого диа­метра — увеличение количества впускаемого воздуха

Наружная пружина

Малый шаг

Пружина с переменным шагом навивки

Двойная пружина

В четырехтактных бензиновых и дизельных двигателях клапаны располагаются в головке цилиндров. Через впускные клапаны проходит только смесь воздуха и топлива, поэтому они подвергаются воздействию более низких температур, чем выпускные клапаны. У впускного клапана тарелку делают большего диаметра, чем у выпускного, так как давление на впуске меньше давления на выпуске. Двигатели разных моделей отличаются количеством клапа­нов. Двигателям с двумя и более впускными клапанами свойственно лучшее наполнение цилиндров. Дополнительный впускной клапан увеличивает проходное сечение впускных каналов, следовательно, в цилиндр поступает больше топливовоздушной смеси. То же самое касается и выпускных клапанов: два клапана на выпуске позволяют увеличить вы­пускные каналы, что облегчает выход отработавших газов из цилиндра. Клапан подверга­ется очень значительным нагрузкам даже при нормальном режиме работы двигателя. Для повышения стойкости клапана к износу, прожиганию и коррозии его поверхность подвер­гается специальной обработке. Так, например, впускные клапаны изготавливаются из стали с хромом или кремнием для повышения их износостойкости и коррозионной стойкости или магния и никеля для повышения прочности. Выпускные клапаны сделаны из сплавов на основе никеля. Клапан состоит из двух частей: стержня и тарелки. Клапан установлен в отверстии в головке цилиндров. Тарелка плотно прилегает к седлу. В процессе работы головка цилиндров нагревает седло. Часть тепла передается стержню клапана, а от него — направляющей втулке, поэтому стержень является самой холодной частью клапана. Седло клапана и направляющая втулка охлаждаются жидкостью, протекающей по рубашке вокруг впускных каналов. Открываясь и закрываясь, клапан поворачивается на небольшой угол, поэтому каждый раз он садится на новое место.

Фаска

Пружина

Впускной клапан малого диаметра — уменьшение количества впускаемого воздуха

Впускные клапаны

Маслоотража­тельный колпачок

Направл. втулка

Стержень

Тарелка

Седло

Диаметр клапана

Большой шаг

Внутренняя пружина

Впускной клапан большого диа­метра — увеличение количества впускаемого воздуха

Наружная пружина

Малый шаг

Пружина с переменным шагом навивки

Двойная пружина

Благодаря этому на фаске и седле клапана не оседает нагар. Кроме того, это предотвра­щает заклинивание клапана в направляющей втулке и равномерно распределяет тепло по всему седлу. Клапан перемещается в направляющей втулке и полностью концентричен седлу. Направляющая втулка представляет собой полую цилиндрическую деталь. Сначала в головке блока цилиндров сверлятся отверстия, а затем в них запрессовываются напра­вляющие втулки. В головку цилиндра из алюминиевого сплава необходимо вставить чугунные направляющие втулки, в противном случае добиться необходимой контактной поверхности для стержня клапана будет невозможно. В большинстве двигателей используются сменные направляющие втулки, запрессованные в отверстия в головке цилиндров. В некоторых двигателях направляющие втулки отлиты в головке цилиндров. Затем в них просверливается отверстие, соответствующее диаметру стержня клапана. В верхней части направляющей втулки имеется маслоотражательный колпачок. Клапанная пружина обеспечивает закрытие клапана и плотное прилегание тарелки к седлу для предотвращения утечек газов. Используются клапанные пружины двух типов: пружины с переменным шагом навивки и двойные пружины.

Газораспределительный механизм

Коромысло

Гидрокомпенсатор зазора в приводе клапана

Распределительный вал

Клапан

CIH

ОТ Перекрытие клапанов

Такт впуска

Рабочий такт

Такт сжатия

Открытие впуск­ного клапана

Такт выпуска

Закрытие впускного клапана

Закрытие выпускного клапана

Открытие выпускного клапана

Подъем кулачка

Рабочий выступ кулачка

Рабочий угол кулачка

Распредели­тельный вал

Зубчатый шкив распределительного вала

OHC — газораспределительный механизм с верхним распределительным валом

DOHC — газораспределительный механизм с двумя верхними распределительными валами

OHV — газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов

CIH — газораспределительный механизм с распределительным валом в головке блока цилиндров

Типы и конструкция

Газораспределительный механизм обеспечивает открытие и закрытие впускных и выпуск­ных клапанов. Основными элементами газораспределительного механизма являются распределительный вал, компенсаторы зазоров в приводе клапанов, коромысла и клапаны. В зависимости от числа и расположения распределительных валов различают несколько типов газораспределительных механизмов.

Газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов (OHV)

В двигателе с таким газораспределительным механизмом клапаны расположены в головке цилиндров, а распределительный вал находится в самом блоке рядом с коленчатым валом. Толкатель клапана соприкасается с кулачком распределительного вала. При повороте распределительного вала усилие от кулачка передается толкателю, а от него — штанге. Штанга воздействует на одно плечо коромысла, а другое плечо при этом нажимает на клапан. Существует несколько типов толкателей. Механический толкатель представляет собой полый цилиндр из чугуна, установленный в отверстие картера. Толкатель медленно вращается, благодаря чему равномерно изнашивается под действием кулачка распреде­лительного вала.

В настоящее время применяются газораспределительные механизмы следующих типов: с одним верхним распределительным валом (OHC), с двумя верхними распределитель­ными валами (DOHC), с распределительным валом в головке блока цилиндров (CIH).

Впускной выпускной клапан — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Впускной выпускной клапан

Cтраница 1


Впускные и выпускные клапаны в двигателях внутреннего сгорания управляемые.  [2]

Впускные и выпускные клапаны изготовлены из стали ЭСХ-8 и термически обработаны.  [3]

Впускные и выпускные клапаны проверяют на прочность и герметичность давлением, превышающим на 50 % номинальное рабочее в течение 5 мин. Утечки воздуха при этом не допускаются. Собранную пневмосистему испытывают на герметичность и проверяют работоспособность всех входящих в нее сборочных единиц. При испытании пневмо-системы утечки воздуха не допускаются.  [4]

Впускные и выпускные клапаны конструктивно мало отличаются.  [5]

Впускные и выпускные клапаны открываются в определенный момент в зависимости от положения кривошипа коленчатого вала дизеля. Механизм, открывающий клапаны, состоит из распределительного вала и привода клапанов.  [7]

Впускные и выпускные клапаны закрываются и открываются клапанным механизмом, состоящим из толкателей и рычагов. Толкатели получают возвратно-поступательное движение от кулачков распределительного вала. Чугунные направляющие толкателей смонтированы в расточках блока над распределительными валами. В проушинах толкателей на пальцах с бронзовыми плавающими втулками закреплены ролики. Толкатель привода клапанов внутри имеет шаровую поверхность для упора нижней головки штанги. Штанги изготовлены из труб, в них с двух сторон запрессованы головки, шаровые поверхности которых цементированы и закалены.  [9]

Впускные и выпускные клапаны обычно отличаются размерами головок и изготовляются из различных сталей.  [11]

Впускные и выпускные клапаны обычно располагаются в рабочей крышке вертикально. Такое расположение обеспечивает наименьший износ направляющей втулки шпинделя. Клапаны открываются внутрь цилиндра, чем достигается плотное прилегание клапана к седлу при высоких давлениях. При малых давлениях и разрежении в цилиндре прилегание клапапа обеспечивается пружиной.  [12]

Впускные и выпускные клапаны дизеля должны открываться и закрываться в строго определенной последовательности и в установленные моменты. Последовательность открытия и закрытия клапанов цилиндров обеспечивается соответствующим расположением кулачков распределительного вала.  [13]

Привод впускных и выпускных клапанов большей частью производится эксцентриком; выпуск и здесь производится принудительно. Дабы захватывающая защелка плавно садилась на рычаг клапана, а иногда и для того, чтобы осуществить большие наполнения, — впускные эксцентрики заклиниваются, большей частью с запаздыванием, так, что получается небольшой избыточный подъем; наивысшее положение работающего края защелки превышает рычаг клапана, находящийся в покое и в момент закрытия, лишь настолько, что защелка безусловно западает. Захватывание происходит благодаря собственному весу или давлению пружины. Тогда подъем клапанов при непосредственном эксцентриковом приводе для больших наполнений становится несообразно велик, что побуждает обратиться к применению кулаков. К преимуществам распределений с расцеплением следует отнести быстрое закрытие до самого седла и малую перестановочную силу регулятора.  [14]

Головки впускных и выпускных клапанов имеют неодинаковый диаметр. Для лучшего наполнения цилиндров свежей горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают большим, чем диаметр выпускного. В связи с тем, что клапаны во время работы двигателя неодинаково нагреваются ( выпускной клапан, омываемый горячими отработавшими газами, нагревается больше), изготавливаются они из разного материала: впускные клапаны — из хромистой, выпускные — из сильхромовой жароупорной стали.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Зачем менять фазы газораспределения — ДРАЙВ

Качество работы двигателя — его КПД, мощность, крутящий момент и экономичность зависят от многих факторов, в том числе и от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала. Профиль этих кулачков определяет момент и продолжительность открытия (то есть ширину фаз), а также величину хода клапанов.

В большинстве современных двигателей фазы меняться не могут. И работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Дело в том, что характер поведения газов (горючей смеси и выхлопа) в цилиндре, а также во впускном и выпускном трактах меняется в зависимости от режимов работы двигателя. Постоянно изменяется скорость течения, возникают различного рода колебания упругой газовой среды, которые приводят к полезным резонансным или, наоборот, паразитным застойным явлениям. Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Фазы газораспределения в поршневых двигателях внутреннего сгорания — это моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов (окон). Фазы газораспределения обычно выражаются в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов.

Так, например, для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу.

Тюнеры часто мудрят со сдвигом фаз при помощи таких сборных звёздочек. Заменив штатный распредвал на «спортивный» с другими фазами, можно добиться существенной прибавки мощности.

При работе на максимальной мощности ситуация сильно меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов закономерно сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать куда больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить столь непростую задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими. При этом для лучшей продувки цилиндров фазу перекрытия обычно делают тем шире, чем выше обороты.

Хондовская VTEC (Variable Valve Timing and Electronic Control) так же, как и тойотовская VVT-I (Variable Valve Timing with intelligence), позволяет плавно изменять фазы газораспределения фазовращателем с гидравлическим управлением. Это достигается путём поворота распределительного вала впускных клапанов относительно вала выпускных клапанов в диапазоне 40—60° (по углу поворота коленчатого вала).

Так что при разработке и доводке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на сложные компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фиксированными фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. И плюс ко всему устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным. Вот так задачка!

Но конструкторы такие задачи уже давно щёлкают как семечки и способны при помощи сдвига и изменения ширины фаз газораспределения менять характеристики двигателя до неузнаваемости. Поднять момент? Пожалуйста. Повысить мощность? Не вопрос. Снизить расход? Не проблема. Правда, подчас получается так, что при улучшении одних показателей приходится жертвовать другими.

Doppel-VANOS (Doppel Variable Nockenwellen Steuerung) от BMW умеет двигать фазы плавно от начального до конечного значения. При помощи гидравлики система заведует как процессами впуска, так и выпуска.

А что если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя? Запросто. Благо способов для этого придумана масса. Один из них — применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. Наиболее часто такая система устанавливается на впуске. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Механизм газораспределения 3,2-литровой «шестёрки» FSI от Audi приводится цепями со стороны маховика. У каждого распределительного вала свой фазовращатель.

Но неуёмные инженеры не остановились на этом и разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но и расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами. Например, в тойотовской системе VVTL-i после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении.

Система Valvetronic позволила отказаться от дроссельной заслонки, система меняет и степень открытия клапанов и фазы. Применяется она на моторах BMW с 2001 года. Ход клапана меняется при помощи электродвигателя и сложной кинематической схемы и пределах 0,2–12 мм.

Изменять момент и продолжительность открытия — это замечательно. А что если попробовать изменять высоту подъёма? Ведь такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм (ГРМ).

Аналогичная система от немецкой компании Mahle.

Чем вредна заслонка? Она ухудшает наполнение цилиндров на низких и средних оборотах. Ведь во впускном тракте под прикрытым дросселем при работе двигателя создаётся сильное разрежение. К чему оно приводит? К большой инертности разреженной газовой среды (топливовоздушной смеси), ухудшению качества наполнения цилиндра свежим зарядом, снижению отдачи и уменьшению скорости отклика на нажатие педали газа.

Система Variable Valve Event and Lift System (VEL), разработанная Ниссаном, напоминает баварский Valvetronic. Специальный эксцентрик, который приводится от электродвигателя, смещает точку опоры коромысла, и за счёт этого изменяет ход клапана. Высота подъёма варьируется в пределах 0,5–2 мм.

Поэтому идеальным вариантом было бы открывать впускной клапан только на время, необходимое для достижения нужного наполнения цилиндра горючей смесью. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и, соответственно, продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. По разным данным, экономия от применения системы бездроссельного управления может составлять от 8% до 15%, прирост мощности и момента в пределах 5—15 %. Но и это не последний рубеж.

Так работает «трёхступенчатый» i-VTEC (Intelligent Variable Valve Timing and Lift Electronic Control). На низкой частоте вращения топливо экономится благодаря тому, что половина впускных клапанов практически дезактивирована. При переходе на средние обороты ранее «дремавшие» клапаны включаются в работу, но их амплитуда не максимальна. На мощностных режимах впускные клапаны начинают работать от единственного центрального кулачка. Он обеспечивает максимальный подъём клапанов, кроме того, его профиль специально заточен под мощностные режимы. Управление режимами осуществляется гидравликой и электроникой.

Несмотря на то что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать ещё выше. За счёт чего? За счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод здесь сдаёт позиции электромагнитному.

Осенью 2007 года Toyota запустит в производство моторы с газораспределительным механизмом Valvematic, который будет изменять не только фазы газораспределения, но и высоту подъёма впускных клапанов. Не секрет, что многие производители достаточно давно применяют подобные системы. Но Toyota в серию такую систему запускает впервые. Мощность двухлитрового атмосферника 1AZ-FE, благодаря новому газораспределительному механизму, удалось поднять со 152 до 158 сил, а момент — с 194 до 196 Нм.

В чём ещё плюс электромагнитного привода? В том, что закон (ускорение в каждый момент времени) подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия клапанов позволяется менять в очень широких пределах. Электроника согласно прописанной программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Зачем? В целях экономии, например, на холостом ходу, при движении в установившемся режиме или при торможении двигателем. Да что режимы — прямо во время работы электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный. Интересно, скоро ли появятся такие системы на конвейере?

А это схема работы механизма VVTL-i, предложенная компанией Toyota. Здесь высота подъёма и продолжительность открытия обоих впускных клапанов изменяются скачкообразно. При работе двигателя на частотах вращения коленчатого вала до 6000 об/мин высота подъёма и продолжительность открытия обоих клапанов задаются кулачком (1), который через рокер (5) воздействует на оба клапана. На оборотах выше 6000 закон движения клапанов задаётся более высоким кулачком (2). Чтобы ввести его в строй, нужно переместить сухарь (3) вправо (сухарь перемещается под давлением масла, которое в нужный момент повышается в управляющей магистрали). После того как сухарь переместился вправо, кулачок (2) через шток (4), который до этого времени свободно качался, начинает воздействовать на клапаны через рокер.

Опытный образец четырёхцилиндрового мотора с электромагнитным приводом клапанов и непосредственным впрыском был создан компанией BMW. Здесь количество воздуха, поступающего в цилиндр, регулируется продолжительностью открытия клапана, ход при этом не регулируется. Якорь подпружиненного клапана помещён между двумя мощными электромагнитами, которые призваны удерживать его только в крайних положениях. Чтобы предотвратить ударные нагрузки, каждый раз при приближении к крайнему положению клапан тормозится. Положение и скорость перемещения клапана фиксируются специальным датчиком.

Пожалуй, дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ уже невозможно. Выжать ещё больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет только с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия, других видов топлива. Но это — уже совсем другой разговор.

Впускные и выпускные клапаны | Тюнинг ателье VC-TUNING

При разработке головке цилиндров очень важно получить не только максимальную мощность, но и большой поток. При этом в камеры сгорания должны быть установлены максимально большие клапаны. Размер клапанов ограничивается только размером камеры, куда они будут установлены. 

При этом следует максимально практично распределить пространство камеры сгорания между выпускным и впускным клапаном. Поэтому попробуем разобрать, что более целесообразно: клапаны одинакового размера или один из клапанов больше второго. 
 
Решение этого вопроса лежит в принципе действия клапанов. Выпускной клапан используется для выхода отработанных газов из системы. А из-за того, что объем таких газов больше, чем тех, которые были втянуты в систему, то большой выпускной клапан – это вполне рациональное решение. Но не стоит забывать, что для опустошения цилиндра необходимо больше мощности, чем для его наполнения. Доказано, что наилучшее соотношение размеров впускного и выпускного клапанов – это 4:3. Следовательно, и соотношение потоков через данные клапана аналогично их размерам. Данное правило используется в том случае, если клапаны занимают все пространство камеры сгорания, то есть для автомобилей, главная задача которых выдавать большую мощность. 

А для автомобилей, мощность для которых не является основным приоритетом, клапаны имеют меньший размер и не занимает все пространство камеры сгорания. Поэтому соблюдения этого соотношения размеров впускного и выпускного клапана не насколько важно. 
 
Правило 4:3 можно игнорировать, если не требуется максимальная мощность автомобиля, а также, если в нем используется турбонаддув и система впрыска закиси азота. Для таких автомобилей рекомендуется применять соотношение 10:9. При необходимости соотношение может быть изменено в пользу выпускного клапана. 
 
Однако выпускной клапан повышенного размера устанавливается также с впускным клапаном обычного размера. Дело в том, что внутри головки блока находится водяная рубашка, расположенная возле седел выпускного клапана. Именно она дает возможность клапанам не нагреваться. Однако именно из-за этого довольно часто невозможно установить клапаны во всем объеме камеры сгорания. А из-за тепла, которое выделяется при больших мощностях, снижается долговечность головки, а седла быстрее изнашиваются. 
 
В том случае, если не требуется высокая мощность двигателя, а основная цель – это экономия топлива, можно увеличить размер выпускного клапана по сравнению с размером впускного. Такое соотношение достигает 0,75 к 1. К тому же при таком соотношение значительно возрастает долговечность мотора. Однако не стоит забывать, что при чрезмерном увеличении этого соотношения в пользу выпускных клапанов экономия топлива снижается, так же как и мощность двигателя.

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 нашем соответствующем руководстве «Общие сведения о клапанах».

Номенклатура клапанов двигателя

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

Рисунок 1 — Номенклатура стандартного тарельчатого клапана двигателя.

Изображение предоставлено: https://dieselnet.com

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

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

Работа двигателя

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

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

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

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

Движение клапана двигателя

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

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

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

Материалы клапанов двигателя

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

Впускные клапаны двигателей внутреннего сгорания подвергаются меньшим тепловым нагрузкам из-за охлаждающего воздействия поступающей воздушно-топливной смеси, которая проходит через клапан во время впускного цикла.Выхлопные клапаны, напротив, подвергаются более высоким уровням 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 более высоким температурам, иногда становятся более долговечными за счет приваривания к поверхности клапана стеллита, который представляет собой сплав кобальта и хрома.

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

Кроме того, 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:

  • Клапаны двигателя монометаллические
  • 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 разрыв и абразивный износ.

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 отводить 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 с более высокими температурами выхлопных газов, с которыми твердые клапаны не справляются.Эти более высокие температуры выхлопных газов являются результатом нескольких условий, в том числе:

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

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

Характеристики клапана двигателя

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

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

Сводка

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

Источники:
  1. https://www.theengineerspost.com/engine-valves-types/
  2. https://www.aopa.org/training-and-safety/air-safety-institute/valve-safety
  3. https://www.howacarworks.com/basics/the-engine-how-the-valves-open-and-close
  4. http: // ground-mag.com
  5. https://dieselnet.com
  6. http://www.federalmogul.com/en-US/OE/Products/Pages/Product-Details.aspx?CategoryId=48&SubCategoryId=191&ProductId=840
  7. http://www.ijmerr.com/uploadfile/2015/0409/2015040

    51873.pdf

  8. https://www.eaton.com/us/en-us/catalog/engine-valvetrain/engine-valves.html
  9. http://www.nextech.co.in
  10. https://aviamech.blogspot.com/2013/02/piston-engine-valves.html

Другие изделия клапана

Больше из Насосы, клапаны и аксессуары

Как ухаживать за автомобилем: впускные и выпускные клапаны

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

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

Что такое прием и выпускные клапаны?

Впускные и выпускные клапаны являются последним компонентом системы клапанного механизма. Они сделаны из закаленного металла, который должен выдерживать экстремальные условия камеры сгорания.

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

У них тонкий шток, ведущий к более плоской поверхности, при этом впускные клапаны часто больше выпускных. Каждый клапан предназначен для движения только вверх и вниз, а не из стороны в сторону.

Когда клапан закрыт, он плотно прилегает к седлу клапана, чтобы остановить поток воздуха. Но когда он открыт, он отделяется от седла клапана, позволяя воздуху проходить через него.

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


Связанное содержание:

Как ухаживать за автомобилем: Кондиционер

5 распространенных ошибок при обслуживании автомобилей, которых следует избегать

Как ухаживать за автомобилем: система подвески

Как ухаживать за автомобилем: Трансмиссия

Как ухаживать за автомобилем: Воздушный фильтр салона


Почему потребление и выпускные клапаны важны?

Для обеспечения работы двигателя внутреннего сгорания должны произойти четыре события.Это так называемые удары.

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

Следующий ход — это ход сжатия. Как впускной, так и выпускной клапаны закрываются, задерживая топливно-воздушную смесь в камере сгорания. Поршень теперь принудительно движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь, в результате чего она становится легко воспламеняемой.

Следующий ход — рабочий ход. Смесь сжатого воздуха и топлива воспламеняется от свечи зажигания. Когда выпускной и впускной клапаны остаются закрытыми, воспламеняющаяся смесь быстро расширяется, заставляя поршень вернуться в цилиндр. Это, в свою очередь, вращает коленчатый вал, который затем через силовую передачу в конечном итоге поворачивает колеса транспортного средства.

Последний ход — такт выпуска. Во время такта выпуска поршень снова начнет двигаться вверх, проталкивая израсходованную смесь через теперь открытый выпускной клапан.После того, как выхлопные газы выйдут из цилиндра, выпускной клапан закроется, и снова произойдет такт впуска.

Весь этот цикл происходит примерно 1250 раз в минуту при движении на скоростях автострады!

Что может пойти не так с впускными и выпускными клапанами?

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

Что вызывает изгиб клапана?

Изгиб клапанов возникает, когда поршень касается клапанов.Это приводит к тому, что клапан больше не может правильно герметизировать цилиндр.

Многие двигатели представляют собой двигатели с натягом, то есть поршень перемещается вверх за пределы самой нижней точки, в которой клапаны перемещаются вниз при нормальной работе. Двигатель синхронизируется с помощью зубчатого ремня или цепи через коленчатый вал, который приводит в движение поршни, и распределительный вал, который приводит в движение клапаны.

Взаимодействие между ними возникает, когда это время нарушается из-за сбоя хронирования. Например, если ремень газораспределительного механизма щелкает или подпрыгивает, поршень может контактировать с клапаном, что может вызвать изгиб клапана.

Что вызывает перегоревший клапан?

Выхлопные клапаны более склонны к возгоранию, чем впускные, поскольку они обычно нагреваются примерно на 450 градусов по Фаренгейту.

Что вызывает горение выпускных клапанов? Одна из наиболее частых причин сгорания клапана — неэффективное уплотнение между клапаном и седлом клапана. Обгоревшие клапаны возникают, когда клапан больше не может правильно уплотняться после того, как чрезмерные температуры повредили материал клапана.

Когда это происходит, дымовые газы могут улетучиваться.Эти газы начнут сжигать края клапана, когда они проталкиваются через него. Если проблема не будет решена, газы сгорания будут продолжать сжигать клапан, вызывая дальнейшее повреждение.

Типичные причины сгоревших клапанов — перегрев автомобиля или использование неправильного топлива.

Какие признаки погнутых или сгоревших клапанов?

Каждый автовладелец должен уметь определять признаки погнутых или сгоревших клапанов. Некоторые из многих признаков плохого впускного или выпускного клапана включают:

Плохая работа двигателя

Двигатель не будет иметь нужную степень сжатия для нормальной работы, если есть проблема с впускными или выпускными клапанами.Поэтому одним из основных симптомов повреждения клапанов является грубая работа двигателя, особенно на холостом ходу. Двигатель не будет таким мощным, если поврежден клапан, поэтому, если ваша машина начинает терять мощность, это признак проблемы с клапаном.

Шум двигателя

Вы также можете услышать постукивающий или тикающий шум в двигателе, если в вашем автомобиле неисправен впускной или выпускной клапан. Шум может становиться громче и быстрее, когда автомобиль ускоряется.

Проверить свет двигателя

Индикатор проверки двигателя может включаться по ряду причин, включая повреждение впускных и выпускных клапанов.Если загорается индикатор проверки двигателя, это не всегда означает, что клапаны повреждены, но может. Вам нужно будет попросить механика осмотреть ваш автомобиль и диагностировать проблему.

Пропуски зажигания в двигателе

Изогнутые или сгоревшие клапаны также могут вызвать пропуски зажигания в двигателе. Это означает, что двигатель может дергаться, глохнуть или колебаться, когда ваша машина движется. Расход топлива вашего автомобиля также может увеличиться, если он пропускает зажигание из-за неисправного клапана.

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

Можно ли водить машину с неисправным впускным или выпускным клапаном?

Впускные и выпускные клапаны — важные части двигателя вашего автомобиля. Если вы подозреваете, что проблема связана с впускным или выпускным клапаном, вам не следует водить автомобиль, пока проблема не будет устранена механиком.

Изогнутые или обгоревшие клапаны могут серьезно повредить двигатель, если их не ремонтировать сразу.Чтобы предотвратить это повреждение, важно не водить автомобиль до тех пор, пока клапаны не будут отремонтированы.

Что должно быть при подозрении на повреждение клапанов?

Первым шагом диагностики при подозрении на повреждение клапанов будет проверка на утечку. Во время этого испытания двигатель вращается, пока не будет достигнута верхняя мертвая точка испытываемого в данный момент цилиндра. Впускной и выпускной клапаны в это время будут закрыты.

Сжатый воздух впрыскивается в цилиндр через отверстие для свечи зажигания.Затем способность цилиндра удерживать давление измеряется с помощью манометра. Если обнаруживается значительная утечка из корпуса дроссельной заслонки или выхлопа автомобиля, это означает, что клапаны протекают.

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

Ваш механик будет знать, что делать, чтобы диагностировать и устранить проблему.Все, что вам нужно сделать, это рассказать им, с какими проблемами вы столкнулись с автомобилем. Затем они могут провести тщательный осмотр, диагностировать проблему и произвести все необходимые ремонтные работы.

Сколько стоит ремонт погнутых или сгоревших клапанов?

К сожалению, отремонтировать погнутые или перегоревшие клапаны непросто. Замена клапана — это очень большая работа, требующая демонтажа двигателя. Поскольку это такая сложная задача, стоимость ремонта клапана может составить более 5000 долларов США только на оплату труда.После диагностики этот ремонт может занять более 35 часов.

В эту смету не включена стоимость запчастей, что еще больше увеличит общую стоимость ремонта.

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

Примечание:

Поскольку двигатель выходит из строя во время этого ремонта, многие прокладки будут заменены, а многие другие детали будут часто сниматься. Если вы делаете этот ремонт, возможно, сейчас самое подходящее время для завершения другого необходимого ремонта, поскольку, вероятно, будут применяться перекрывающиеся скидки на оплату труда.

Почему впускной клапан больше выпускного?

Почему впускной клапан больше, чем выпускной клапан ? Инженеры имеют особое значение в проектировании всего, как и клапаны.

В этой статье содержится следующее:

  • Почему впускной клапан больше выпускного

  • Влияние сопротивления воздушному потоку

  • Влияние оборотов двигателя

1 .Почему впускной клапан больше выпускного?

Клапан открывается кулачком, а пружина клапана закрывается. Когда смесь необходимо всосать в цилиндр, открывается впускной клапан ; когда необходимо отвести отработавший газ после сгорания, выпускной клапан открывается.

Поскольку всасываемый воздух «всасывается», а выхлопные газы «выталкиваются», всасываемый воздух труднее, чем выхлопные газы, и чем больше всасываемого воздуха, тем лучше сгорание и выше производительность двигателя. Всасываемый воздух засасывается вакуумом, а выхлопные газы выталкиваются наружу, выталкивая выхлопные газы. Следовательно, выхлоп легче, чем впускной. Следовательно, чтобы получить больше свежего воздуха для участия в сгорании, необходимо больше всасываемого воздуха. По этой причине впускной клапан должен быть больше, а общий размер не изменился, а выпускной клапан можно сделать только меньше.Следовательно, впускной клапан обычно имеет больший размер, чем выпускной, чтобы уменьшить трудность всасывания и увеличить количество всасываемого воздуха. Некоторые просто проектируют дополнительный впускной клапан, который имеет конструкцию только с 3 клапанами (2 в 1 ряд) и 5 ​​клапанами (3 в 2 ряда).

2. Влияние сопротивления воздушному потоку

Теоретически величина накачивания и количество выхлопа равны, а время открытия и закрытия выпускного клапана и время открытия и закрытия впускного клапана также равны .

Но это не так, потому что дроссельная заслонка регулирует скорость вращения, открытие и закрытие клапана большие и маленькие, а баллон должен быть заполнен смесью воздуха с атмосферным давлением (около 1 кг / см2) когда всасывание завершено. Но когда газ проходит через впускную трубу и впускной клапан, он испытывает сопротивление. Чтобы преодолеть эти сопротивления и позволить смеси течь с определенной скоростью, часть давления должна поглощаться волной, поэтому давление воздуха в цилиндре всегда ниже атмосферного.Плотность газа изменяется с давлением, плотность низкого давления уменьшается, а фактический вес смешанного газа уменьшается. Чтобы устранить и уменьшить влияние сопротивления воздушного потока, площадь поперечного сечения воздушного потока на впускном клапане должна быть увеличена, то есть площадь воздушного клапана должна быть увеличена. В случае разреженного воздуха в области плато, площадь воздухозаборного канала должна быть увеличена, иначе двигатель не достигнет своей номинальной мощности в этих областях.

3. Влияние частоты вращения двигателя

Если исходный размер дыхательных путей не изменился, давление всасывания также изменится в зависимости от скорости и нагрузки. Когда дроссельная заслонка полностью открыта, скорость меняется в зависимости от нагрузки. Предполагая, что вес накачиваемого материала равен 1, скорость увеличивается с 700 до 2 в минуту, а давление снижается с 0,95 до 0,80 при 100 об / мин, что показывает, что цилиндр

поток не может угнаться за необходимостью инфляции.Потому что, когда скорость вращения увеличивается втрое, скорость движения поршня также увеличивается втрое, и скорость воздушного потока также увеличивается втрое, чтобы гарантировать, что такой же весовой остаток воздуха входит в цилиндр. Однако из-за увеличения силы в дыхательных путях на высоких скоростях поток воздуха не может быть увеличен в той же пропорции. То есть эффект накачивания лучше при замедлении, и в результате среднее эффективное давление и крутящий момент также больше (крутящий момент пропорционален среднему эффективному давлению).

Если вы хотите купить выпускные клапаны, обращайтесь в GRWA.

Клапаны и порты в четырехтактных двигателях

Клапаны и порты в четырехтактных двигателях

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

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

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

Клапаны

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

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

Рисунок 1 . Номенклатура цельного тарельчатого клапана

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

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

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

(Источник: Mahle)

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

###

Сроки и производительность клапана

Сроки и производительность клапана

Если вы любите гонки или автолюбитель, то вы, скорее всего, не боитесь менять кулачки в вашем двигателе. Однако, Чтобы сделать вашу машину быстрее, нужно не просто заменить кулачок, а заменив его на «правый» распредвал.Это где твой понимание фаз газораспределения становится решающим при выборе правильного кулачка. К поможет вам лучше понять фазу газораспределения, эта страница будет охватывать перекрытие продувки и эффект тарана.

ПРОДУВКА
На рабочем такте сгорание толкает поршень вниз в цилиндре. Во время этого хода необходимо открыть выпускной клапан перед поршнем. попадает в нижнюю часть цилиндра. Это позволит создать избыточное давление в цилиндр, чтобы «выпустить воздух» непосредственно перед тем, как поршень достигнет нижней части инсульт.Термин «продувка» используется для описания этого события.

Регулировка времени работы выпускного клапана таким образом гарантирует отсутствие давления остается в цилиндре, чтобы прижиматься к поршню на такте выпуска. В противном случае может возникнуть давление 20 фунтов на квадратный дюйм (или около того) на поршень, когда он запускает цилиндр. Это потребует некоторой мощности вашего двигателя только для того, чтобы вытолкнуть выхлоп из цилиндра!

Двигатели с высокими оборотами должны открывать выпускной клапан раньше так давление имеет больше шансов выйти из цилиндра.Однако на более низких оборотах слишком быстрое открытие выпускного клапана означает, что вы не в полной мере использовать мощность такта.

НАКЛАДКА
Во время цикла двигателя бывает период, когда и впускной, и выпускной клапаны открыты одновременно. Эти фазы газораспределения известны как «перекрытие». Думайте об этом как о наложении друг на друга циклов выпуска и впуска.

Клапаны синхронизированы так, чтобы впускной клапан слегка приоткрывался до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) на такте выпуска.Точно так же выпускной клапан закрывается сразу после того, как поршень начинает опускаться. на такте впуска.

Перекрытие предназначено для выхлопных газов, которые уже стекает по выхлопной трубе, чтобы создать эффект, подобный сифону и втягивать свежую смесь в камеру сгорания. В противном случае небольшое количество сгоревшие газы останутся в камере сгорания и разбавят поступающий смесь на такте впуска. Эти фазы газораспределения являются продуктом кулачка. спецификации продолжительности и разделения.

Наука, связанная с перекрытием, довольно сложна. Давление, длина рабочего колеса, температура и многие другие аспекты влияют на то, как хорошо работает эффект перекрытия.

ЭФФЕКТ ОЗУ
Когда поршень достигает нижней части цилиндра на такте впуска, впускной клапан в этот момент не закрывается сразу. Впускной клапан остается открыт, даже если поршень запускает цилиндр на сжатие Инсульт. Выражение «эффект тарана» используется для описания этого события.

Установка впускного клапана таким образом позволяет количество свежей смеси, забиваемой в цилиндр. Эффект очень похоже на гидроудар в сантехнике. Что происходит, так это то, что во время приема ход свежая смесь достаточно быстро течет по впускному коллектору и в цилиндр, что он не может мгновенно остановиться, когда поршень останавливается в нижняя часть такта впуска. Как и в случае с эффектом гидроудара, входящий смесь забивается в цилиндр, даже если поршень запускается на такте сжатия.

В двигателях с высокими оборотами впускной клапан может оставаться открытым дольше, чтобы воспользоваться этим эффектом тарана. Однако на низких оборотах поршень недостаточно силен, и поршень начнет выталкивать свежую смесь из цилиндра. Из всех различные эффекты фаз газораспределения, это может иметь наибольшее влияние на ваш производительность двигателя.

Авторские права AutoWare 1998

Cam Theory 101

Теория кулачка 101

Что вы думаете об этом распредвал? Я все время это слышу.На каждой доске производительности в сети вы увидите этот вопрос. Я сам спросил об этом. Почему? Потому что это мистическое искусство это действительно понимают лишь очень немногие. Я буду первым, кто признает, что не иметь это вниз.

Это мое намерение хотя бы дать у читателя этой статьи базовое представление о том, что такое распредвал, что это влияет на двигатель и как он это делает. Вы будете по крайней мере понять теорию кулачков и все, что означает весь этот жаргон, так что вы говорите о камерах с твои бутоны.Я расскажу о выборе кулачков в другой статье. Этот будет быть достаточно длинным и довольно скучным для тех из вас, кто уже знает основы.

Что такое распредвал? Это мозг двигателя. Он регулирует количество топливовоздушной смеси, которое может втянуть и вытолкнуть. Это так просто. Количество топлива, которое может эффективно и эффективно сжечь и избавиться, будет определять мощность двигатель сгенерирует. Не только это, но и камера будет указывать, где пик мощности и насколько плоскими будут кривые мощности.Вот почему это так важно чтобы выбрать правильный кулачок для каждого построенного двигателя. Неправильная камера уничтожит потенциал двигателей для мощности независимо от того, сколько денег вы вкладываете в остальную часть сборка.

Прежде, чем я перейду к кулачкам, нам нужно посмотреть на поршень, когда он качает вверх и вниз, и какие клапаны делает.

  1. Рабочий ход. Поршень находится в верхней мертвой точке, впускной и выпускной клапаны закрыты, свеча зажигания только что уволенный.Расширение воспламененной топливно-воздушной смеси заставляет поршень вниз. Прежде чем поршень достигнет нижней мертвой точки, выпускной клапан начинает открываться.
  2. Такт выпуска. Поршень находится в нижней мертвой точке и начинает возвращаться. Выпускной клапан полностью открывается и начинает идти. закрыто. Прежде чем поршень достигнет ВМТ, впускной клапан начинает открываться и выпускной клапан все еще частично открыт.
  3. Ход впуска.Поршень теперь находится в ВМТ, оба впускной и выпускной клапаны частично открыты. Когда поршень движется назад вниз по цилиндру, выпускной клапан полностью закрывается, а впускной клапан полностью открывается и начинает закрываться.
  4. Ход сжатия. Поршень находится на НМТ и запускается двигаться вверх по цилиндру. Выпускной клапан по-прежнему закрыт, а впускной. клапан полностью закрывается.

Вы заметите, что во время ход поршня, есть момент, когда оба клапана открыты.Это кажется встречным продуктивно, но необходимо для оптимальной работы. Этот термин называется « клапан перекрытия ». Попробую объяснить, зачем это нужно.

После того, как топливно-воздушная смесь воспламеняется, расширение горящих газов будет полным до поршень достигает НМТ, но давление в цилиндр. Когда выпускной клапан начинает открываться до того, как поршень достигнет НМТ, часть давления в цилиндре будет проходить через выпускной клапан в выхлопное отверстие головки.Когда поршень начинает движение обратно вверх по цилиндру, поршень вытесняет оставшиеся в цилиндре газы через выхлопную трубу. порт. Скорость выхлопных газов, проходящих мимо клапана в порт. создает в камере сгорания отрицательное давление (вакуум) (то же самое принцип такой же, как дуть через соломинку в чашке с водой. Вода будет течь по соломе). До достижения поршнем ВМТ запускается впускной клапан. открыть. Созданный ранее вакуум в камере сгорания потянет смесь свежего воздуха и топлива в камеру сгорания, а некоторые даже улетучиваются в выхлопное отверстие.Это гарантирует, что все отработанные газы будут снят с камеры сгорания. Этот процесс называется «очистка , ». Когда поршень достигает ВМТ и начинает движение обратно по цилиндру, выпускной клапан полностью закроется.

Точка цикла, в которой впускной клапан открывается очень важно. Если впускной клапан открывается слишком поздно в цикл, начальное количество топливовоздушной смеси всасывается в камеру сгорания. уменьшается, и отработанные газы не будут эффективно вымываться из камеры.Если впускной клапан открывается слишком рано в цикле, вакуум будет уменьшен и выхлопные газы будут нагнетаться во впускной коллектор. Когда выхлопные газы попадает во впускной коллектор, вакуум отрицательно сказывается и впускной бегуны будут сажать. Этот эффект получил название « реверсия ».

Точка, где выпускной клапан полностью закрывается, также важно. Если выпускной клапан закрывается слишком поздно в цикла, камера сгорания будет «переполнена продувкой».Это будет вызвать утечку чрезмерного количества топливно-воздушной смеси в выхлопное отверстие потому что впускной клапан все еще частично открыт. Если выпускной клапан закрывается слишком рано, эффект продувки будет уменьшен, выхлопные газы будут задерживаться в камера сгорания.

Как видите, перекрытие клапанов — это обидчивые временные рамки в перемещении поршней. Кулачок шлифовальные машины потратили бесчисленное количество часов на поиски правильного решения.

Продолжение хода поршней через фазу перекрытия и назад по цилиндру для такта впуска, впускной клапан полностью откроется и начнет закрываться.После того, как поршень достигнет НМТ и начинает свой путь обратно вверх по цилиндру для такта сжатия, впускной клапан закроется. То, что впускной клапан закрывается, имеет большое влияние на давление в баллоне. Когда поршень движется обратно по цилиндру, он заставит часть топливно-воздушной смеси пройти через все еще открытый впускной клапан во впускной канал. Когда впускной клапан закрывается в начале цикла, больше топливно-воздушная смесь будет задерживаться в цилиндре, и давление в цилиндре увеличится. будет создан.Если впускной клапан закрывается позже в цикле, некоторые из топливно-воздушная смесь будет вытеснена через впускной клапан во впускной канал, что снизит давление в баллоне.

Пока перекрытие клапана притирается к кулачок и не может быть изменен, точка во время движения поршней, что закрытие впускного клапана можно изменить. Это называется « фаз газораспределения «. который не следует путать с моментом зажигания. Его также называют «кулачок ». фазировка «или» градус «.Когда вы здесь фраза «вперед / назад кулачок», это просто означает изменение положения точка закрытия впускного клапана. Чтобы продвинуть кулачок, вы закрываете впускной клапан раньше в цикле и замедление кулачка закроет впускной клапан позже в цикле. Теперь, прежде чем вы будете взволнованы и загорелись, чтобы продвигаться ваш кулачок, вам нужно помнить, что впускное отверстие, выпускное отверстие и точки закрытия выхлопа также будут продвинуты. Я закрою время кулачка более деталь последняя.

Угол разделения лепестков (LSA) также называется Лоб Центр Угол (ДМС). Этот термин часто путают с средней линией лепестка , что обратимся позже. Лучший способ описать LSA — это представить себя держа кулачок перед собой, глядя в оба конца. Теперь отключите журнал, чтобы вы могли смотреть прямо на впускные и выпускные патрубки. Вы будете обратите внимание, что нижние части лепестков, ближайшие друг к другу, фактически перекрываются.Помните перекрытие клапанов, о котором мы уже говорили? Теперь найдите центр каждая доля в своих самых высоких точках. Проведите прямую линию от этих точек до центр кулачка. Угол, создаваемый этими двумя линиями, и есть LSA. Угол выражается в градусах угла. Если сдвинуть доли ближе друг к другу, LSA становится меньше / плотнее, а перекрытие увеличивается. Глядя на различные профили кулачка для двигателя, вы всегда (почти всегда) увидите LSA в списке.Хотя это очень важное соображение, перекрытие клапана часто забывают. Профиль с плотной LSA также будет иметь большее перекрытие и это то, о чем вы должны думать, выбирая камеру, но это для другая статья.

Я уже упоминал, что кулачки Лопасти Осевую линию часто путают с LSA / LCA. Попробую объяснить LC сейчас же. Помните, когда я говорил о фазах газораспределения и впускных клапанах точка закрытия? Это центральная линия лепестка кулачка.Это доли впуска центр (в самой высокой точке) положение по отношению к положению поршень в ВМТ такта впуска. LC выражается в единицах измерения градусов как LSA. Обычно это 4 степени обозначения LSA, поэтому часто путают. Когда поршень находится в ВМТ такта впуска, впускной лепесток будет подталкивать подъемник вверх, открывая впускной клапан. Центр впускной лепесток будет около 106 градусов, прежде чем поршень окажется в ВМТ, или положение поршней 0 градусов.Я попытаюсь прояснить это последнее предложение. маленький. На каждые два оборота коленчатого вала кулачок будет повернуть один раз. Все градусы на самом деле «кривошипные». градусов «. Один полный оборот кривошипа составляет 360 градусов. ВМТ, положение поршня составляет 0 градусов кривошипа, а когда он находится в НМТ, положение поршня составляет 180 градусов кривошипа. Когда поршень находится примерно на 106 градусов выше ВМТ такт впуска, впускной лепесток будет прямо вверх, а впускной клапан будет полностью открыт.Кулачки будут иметь рекомендованное положение центральной линии от производство. Тот, что в этом примере, установлен на осевой линии 106 лепестков. Когда кулачок продвигается вперед или назад, центральная линия лепестка изменяется. Если мы были чтобы продвинуть этот кулачок на 4 градуса, мы бы установили его на лепестке 102 градуса Осевая линия и осевая линия лепестка 110 градусов, если мы запаздываем кулачок на 4 градуса. я упоминалось ранее, что продвижение кулачка увеличивает давление в цилиндре. Это будет в точку. При выдвижении кулачка впускной клапан открывается раньше. во время такта выпуска, и выпускной клапан закроется раньше во время впускной ход.Если кулачок продвинулся слишком далеко, произойдет реверс и выхлопные газы не удаляются должным образом. Прогресс на четыре градуса обычно максимум, что вы можете безопасно продвинуть кулачком за пределы производителей рекомендуемый аккредитив. Когда кулачок задерживается, давление в цилиндре будет уменьшено, но процесс очистки увеличивается. Если вы испытываете предвзрыв, замедление кулачка поможет. Он также имеет тенденцию смещать пиковые показатели здоровья на более высокие. об / мин. Опять же, следует соблюдать осторожность при изменении фаз газораспределения.Другой При выборе фаз газораспределения следует учитывать зазор между поршнем и клапаном. Когда вы измените события клапана (время), зазоры изменятся и должны быть проверил.

Так как мы говорим о степенях, я мог бы а также продолжительность покрытия. Продолжительность — это время, в течение которого клапан открыт по отношению к вращению коленчатого вала. Выражается в градусах коленчатого вала. Если у нас будет кулачок с длительностью 300 градусов, то клапан будет открыт на 300 градусы поворота коленчатого вала.Для описания продолжительность. Между местами или Объявленная продолжительность и при .050 «Продолжительность . Объявленная длительность является измерением от от самого начала до самого конца лепестковых пандусов. Трудно получить точное измерение с использованием заявленной продолжительности. Теоретически вы должны быть удалось найти нулевой подъем лепестковых пандусов, но это сложнее, чем кажется. К упростить этот метод, кулачковые шлифовальные машины выбирают произвольный номер, уникальный для самих себя.Это может быть от 0,002 дюйма до 0,008 дюйма. Потому что кулачковые шлифовальные машины не собираются вместе и дают нам постоянную рекламу точки подъема продолжительности, они придумали стандартный метод @ .050 » поднимать. Когда лепесток поднимается на 0,050 дюйма, продолжительность начинается и заканчивается, когда лепесток находится на высоте 0,050 дюйма на другой стороне лепестка. При сравнении профили кулачка, лучше всего использовать значения продолжительности 0,050 дюйма.

Продолжительность наверное самая важный аспект профиля кулачка, который необходимо учитывать при выборе кулачка.Кубический рабочий объем в дюймах, характеристики головки блока цилиндров, EFI, NOS, аспирация, компрессия, трансмиссия, применение и вес транспортного средства, желаемая пиковая мощность, желаемые рабочие обороты двигателя и т. д. — все это факторы, которые следует учитывать при выборе кулачок. Я обнаружил, что обычно эту задачу лучше доверить кулачковому шлифовальному станку. Я не собираюсь вдаваться в выбор кулачков в этой статье, но я должен поговорить немного о влиянии продолжительности на двигатель.

LSA для высокопроизводительного наземного кулачка обычно составляет 106-114 градусов.Иногда шлифуется даже меньше 106 для строковых двигателей. Когда продолжительность увеличивается, а LSA остается постоянным, клапан перекрытие увеличивается. Когда перекрытие увеличивается, вакуум ниже, цилиндр давление снижается, а реверсия увеличивается. Все это нежелательно характеристики крутящего момента на низких и средних частотах. Вам нужно давление в баллоне и вакуум для низкого крутящего момента. К сожалению, мы не можем съесть и съесть пирог. Для мощность при высоких оборотах, продолжительность должна быть увеличена, но мы не можем расширить LSA или события клапана будут происходить в неправильных точках хода поршня.В виде скорость поршня увеличивается, время, в течение которого цилиндр может адекватно заполнить и эвакуация резко снижается. Чтобы компенсировать это, мы должны увеличить время, когда впускной клапан открыт для впуска большего количества топливно-воздушной смеси, и выпускной клапан должен быть открыт дольше для отвода отработавших газов. Единственный способ сделать это, чтобы увеличить продолжительность и подъем. Мы ограничены количеством подъема потому что боковые стороны лопастей / аппарели должны быть расширены, иначе подъемник не подъедет вверх и вниз по мочке правильно.Роликовые подъемники помогают, потому что они проходят поперек вверх фланец намного более острый, чем у плоского толкателя, но есть еще предел для них тоже. Очень агрессивный профиль отрицательно сказывается на всей арматуре. поезд и распредвал.

Подъем — это общая высота лепестка. Это размер, который описывается в дюймах. Лепестковый подъем 0,500 дюйма — это «. Чтобы получить общий подъем клапана, мы просто умножаем подъем лепестка на соотношение коромысел. Лопатка.500 дюймов и передаточное число коромысла 1,5 даст нам общий подъем клапана 0,750 дюйма. Если бы мы использовали коромысла с 1,6 коэффициент, наш общий подъем клапана будет 0,800 «. Если посмотреть на профили кулачков, указанная высота подъема обычно представляет собой общий подъем клапана с использованием балансира 1,5. Если хотите знаете, что было бы с рокерами 1.6, просто поделите подъемник на 1.5 тогда умножьте сумму на 1,6. 0,750 / 1,5 = 0,500 X 1,6 = 0,800

Лопасти кулачков отшлифованы либо симметричный профиль , либо асимметричный профиль .Симметричный профиль — это выступ, который имеет зеркальные пандусы / боковые стороны открытия и закрытия. если ты Если бы мочку разрезать пополам, обе половинки были бы идентичны друг другу. An асимметричный профиль будет иметь разные наклонные / боковые стороны открывания и закрывания. В зависимости от помола одна рампа будет более агрессивной, чем другая. Кулачковые шлифовальные машины обнаружили, что скорость, с которой работает клапан открытие и закрытие могут сильно повлиять на производительность. Обычно рампа закрытия не будет таким агрессивным, как пандус открытия на асимметричных шлифах.Это будет предотвратить отскок клапана от седла клапана при закрытии.

При вращении кулачка и подъемника совершает переход от базовой окружности кулачков к открывающейся боковой стороне, наклонная заточены в основание кулачка на лучших профилях кулачка. Пандус обеспечивает плавный переход от основного круга к боку. Пандусы впервые использовались для механические подъемники, работающие с большим количеством ударов. Представьте, что лифтер едет на базовая окружность кулачков с 0,012 дюйма свободного хода (люфта).Когда кулачок вращается и атлет ударяется о бок, удар, который он принял, немедленно вызывает шок лепесток и заметное постукивание, когда коромысло ударяется о наконечник штока клапана. В пандус позволяет лифтеру плавно подниматься по бокам лопасти. Как лифтер движется вниз по закрывающей стороне лепестка, используется другой пандус, чтобы тот же эффект на атлета до перехода с фланга на базовый круг. Многие люди не догадываются, что это нужно гидравлическим подъемникам. такой же нежный переход.Когда гидравлический подъемник переключается с базовый круг к флангу, первоначальный толчок будет сжимать пружину в подъемник, влияющий на общий подъем клапана и продолжительность. Пандусы открывания и закрывания уменьшить эти начальные и исходящие шоки. Не все кулачки шлифуются переходные пандусы и еще меньше имеют пандусы закрытия.

Чтобы помочь двигателю эффективно для откачивания выхлопных газов используются кулачки с двойным профилем. Кулачок с двойным узором будет иметь различную подъемную силу и продолжительность между впускными и выпускными лепестками.Например, Chevrolet Small Block имеют поры для выхлопных газов, которым нужно немного помочь удалить выхлопные газы. Чуть больше продолжительности и подъема на выхлопе лепесток даст двигателю больше времени для выхода выхлопных газов.

Если вы зашли так далеко, я надеюсь вы не более запутались, чем прежде, чем вы начали. Я имею склонность болтать когда я говорю о хоттроддинге. Я пишу еще один статья, посвященная выбору кулачка. Надеюсь, это не будет так скучно, как это один был для тебя.

Майкл Дрю, (AKA md)

.

Ход всасывания — обзор

Основы дизельного двигателя

Дизельный двигатель — это тепловой двигатель, который использует свойства газа для преобразования тепловой энергии в механическую. Когда масса воздуха содержится в ограниченном объеме, таком как цилиндр двигателя, а затем к нему добавляется тепло, давление газа увеличивается. Это увеличение давления можно использовать для создания механической силы, мощности.Поперечное сечение цилиндра дизельного двигателя показано на рис. 5.1.

Рисунок 5.1. Поперечное сечение цилиндра дизельного двигателя.

Источник: Министерство энергетики США.

Большинство дизельных двигателей имеют четырехтактный двигатель, как и двигатель с искровым зажиганием. Для идеализированного двигателя эти четыре такта представляют собой такт впуска, когда воздух втягивается в цилиндр через клапан, когда поршень движется от верхней мертвой точки (ВМТ — см. Главу 4) к нижней мертвой точке (НМТ).Когда он достигает НМТ, клапан закрывается 1 , и поршень возвращается в ВМТ, при этом сжимая воздух внутри цилиндра. Когда он снова достигает ВМТ, дизельное топливо впрыскивается в сжатый газ, который теперь очень горячий в результате сжатия, и топливо сгорает, повышая температуру и, следовательно, давление внутри цилиндра. Это дополнительное давление на головку поршня заставляет поршень вернуться в положение НМТ, обеспечивая рабочий ход двигателя, который можно использовать для обеспечения механического привода.Наконец, при НМТ поршень снова возвращается, на этот раз со вторым выпускным клапаном, открытым, когда воздух и продукты сгорания выбрасываются из цилиндра.

Стадии цикла можно представить в виде диаграммы давление-объем, которая представляет газы внутри цилиндра двигателя. В идеализированном виде это показано на рис. 5.2. На этой диаграмме игнорируется первый ход цикла, в котором воздух втягивается в цилиндр, и последний ход, который удаляет газы сгорания, потому что эти два хода, в идеале, не предполагают обмена энергией.(На практике они действительно требуют энергии для завершения, но ее количество невелико по сравнению с обменом энергией, участвующим в двух других тактах.) В позиции 1 на диаграмме предполагается, что цилиндр заполнен воздухом, и этот воздух сжимается поршнем как он перемещается в положение 2. Этот ход сжатия уменьшает объем, увеличивает давление и повышает температуру воздуха. Топливо впрыскивается в положение 2 и воспламеняется, что приводит к дальнейшему резкому увеличению температуры и давления, поскольку поршень начинает двигаться от ВМТ и объем цилиндра увеличивается.Затем следует рабочий ход 3–4, когда объем внутри цилиндра увеличивается, а давление падает. Наконец, в конце рабочего хода 4 выпускной клапан открывается, и избыточное давление сбрасывается, опять же мгновенно в этой идеальной версии. Затем следуют такт выпуска и такт впуска, оба из которых имеют место в позиции 1.

Рисунок 5.2. Идеализированная термодинамическая диаграмма давление – объем для дизельного двигателя.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован.