Выпускной клапан

Содержание

СТУКИ ДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕДНЕПРИВОДНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ВАЗ

У переднеприводных автомобилей ВАЗ двигатели могут иметь различные цифровые индексы, так как устанавливаются моторы на разные модели автомобилей. Но в основном все силовые агрегаты имеют одну и ту же принципиальную схему, а отличаться могут:

  • 8-клапанной или 16-клапанной головкой блока цилиндров;
  • Диаметром поршней;
  • Карбюраторной или инжекторной топливной системой;
  • Незначительными конструктивными особенностями (разными датчиками, конфигурацией коллекторов и проч.).

В частности, на автомобиле ВАЗ 2114 установлен 8 клапанный 4-х цилиндровый двигатель объемом 1,5 литра модели ВАЗ 2111, с системой подачи топлива – типа «инжектор» (распределенный впрыск). Точно таким же двигателем внутреннего сгорания (ДВС) комплектуется ВАЗ 2115 и ВАЗ 2113.

В ДВС могут возникать разные стуки, и не обязательно это стучат клапана. Стуки могут происходить:

  • В поршневой группе,
  • В кривошипно-шатунном механизме;
  • В системе газораспределения;
  • В навесном оборудовании (в водяном насосе, генераторе и т. д.).

Почему стучит двигатель, что может быть причиной стука:

  • недостаточное количество масла в картере масляной системы;
  • износ деталей вследствие длительной эксплуатации;
  • заводские дефекты;
  • перегрев двигателя;
  • эксплуатация мотора на постоянных максимальных нагрузках.

Стук в двигателе ВАЗ 2114 имеет разный характер, определить причину порой непросто даже мастерам, имеющим некоторый опыт в ремонте. Но есть характерные звуки, которые определяются довольно легко:

  • резкий «сухой» металлический звук, хорошо слышный при резком нажатии на педаль газа. Так стучат шатунные шейки (вкладыши) коленчатого вала. Это серьезный стук, как минимум, здесь требуется шлифовка коленчатого вала;
  • звук среднего тона, при увеличении оборотов создается впечатление, что внутри ДВС что-то перекатывается. Обычно так стучать поршни;
  • одиночный щелкающий звук. С увеличение числа оборотов он как бы сливается, и похож на звук работающей швейной машинки. Так обычно стучат детали газораспределительного механизма (распределительный вал, толкатель).

Как стучат клапана, как его определить? Стук клапанов обычно довольно резкий, щелкающий, высокого тона. Стучать может он не один, а сразу несколько. Чтобы понять причину возникновения различных шумов в газораспределительном механизме (ГРМ), необходимо хотя бы немного иметь представление об его устройстве. ГРМ ВАЗ 2114 состоит из следующих элементов:

  1. распределительный вал.
  2. распределительная шестерня.
  3. Ремень ГРМ.
  4. Толкатели.
  5. Регулировочные шайбы.
  6. Впускные и выпускные клапаны.

Принципиально схема работает следующим образом:

  1. От вращающегося коленчатого вала через ремень ГРМ движение передается на шестерню распределительного вала;
  2. Шестерня жестко закреплена на распределительном валу (фиксируется шпонкой и крепится болтом) поэтому вал также приводится в движение;
  3. Кулачки распределительного вала нажимают на регулировочную шайбу, находящуюся в наружной части днища толкателя.
  4. Толкатель нажимает клапан, клапан при движении коленчатого вала открывается и закрывается, происходит заполнение рабочей смесью в цилиндрах ДВС, совершается рабочий цикл.

Причиной стука может быть любое звено в газораспределительном механизме. Но есть наиболее часто встречающиеся причины:

  • Большой зазор между кулачком распределительного вала и толкателем;
  • Износ опор распределительного вала;
  • Износ посадочного места в головке блока цилиндров (ГБЦ) под распределительный вал;
  • Сработанная неровная поверхность регулировочной шайбы;
  • Разбивание посадочного места под толкатель в ГБЦ.

Устройство привода

За правильную и своевременную работу клапанного механизма отвечает распределительный вал и привод ГРМ. Конструкция и количество распредвалов для каждого типа двигателя выбирается индивидуально. Деталь представляет собой вал, на котором выполнены кулачки определенной формы. Проворачиваясь, они оказывают давление на толкатели, гидрокомпенсаторы или коромысла и открывают клапана. Тип схемы зависит от конкретного двигателя.

Газораспределительный механизм

Распредвал находится непосредственно в головке блока цилиндров. Привод к нему идет от коленчатого вала. Это может быть цепная, ременная или зубчатая передача. Наиболее надежной является цепная, но она требует дополнительных конструктивных решений. Например, успокоитель для гашения вибрации цепи и натяжитель. Скорость вращения распределительного вала в два раза ниже, чем скорость вращения коленчатого вала. Так обеспечивается согласование их работы.

От количества клапанов зависит количество распределительных валов. Существует две основных схемы:

  • SOHC (одновальная);
  • DOHC (двухвальная).

При наличии только двух клапанов достаточно одного распредвала. Вращаясь, он обеспечивает попеременное открытие впускного и выпускного клапанов. В наиболее распространенных четырехклапанных двигателях устанавливаются два распредвала. Один обеспечивает работу впускных, а другой выпускных клапанов. В двигателях с V-образных расположением цилиндров устанавливается четыре распредвала. По два на каждую сторону.

Кулачки распредвала не толкают стержень клапана напрямую. Существует несколько типов “посредников”:

  • роликовые рычаги (коромысло);
  • механические толкатели (стаканы);
  • гидравлические толкатели.

Роликовые рычаги имеют более предпочтительную конструкцию. На гидротолкатель давят так называемые коромысла, которые качаются на вставных осях. Чтобы снизить трение на рычаге предусмотрен ролик, который контактирует непосредственно с кулачком.

В другой схеме используются гидравлические толкатели (компенсаторы зазора), которые расположены непосредственно на стержне. Гидрокомпенсаторы автоматически регулируют тепловой зазор и обеспечивают мягкую и менее шумную работу механизма. Это небольшая деталь состоит из цилиндра с поршнем и пружиной, каналов для масла и обратного клапана. Для работы гидротолкателя используется масло, которое подается из системы смазки двигателя. Более подробно про гидрокомпенсаторы можно прочитать в отдельной статье на нашем сайте.

Снятие стакана клапана магнитом

Механические толкатели (стаканы) представляют собой втулку, закрытую с одной стороны. Они устанавливаются в корпус ГБЦ и непосредственно передают усилие на стержень клапана. Основные их недостатки заключаются в необходимости периодической регулировки зазоров и стуке при работе на непрогретом двигателе.

Количество клапанов

В классическом варианте четырехтактному двигателю для работы достаточно иметь по два клапана на каждый цилиндр. Но к современным моторам предъявляются все большие требования по мощности, расходу топлива и экологичности, поэтому для них этого уже становится недостаточно. Поскольку чем больше клапанов, тем более эффективно происходит наполнение цилиндра свежим зарядом. В разное время на двигателях пробовались следующие схемы:

  • трехклапанные (впуск – 2, выпуск – 1);
  • четырехклапанные (впуск – 2, выпуск – 2);
  • пятиклапанные (впуск – 3, выпуск – 2).

На сегодняшний день наиболее популярными являются моторы с 4 клапанами на цилиндр. Первые такие двигатели появились еще в 1912 году на автомобиле Peugeot Gran Prix. Тогда широкого применения данное решение не получило, но начиная с 1970 года начали активно выпускаться серийные автомобили с таким количеством клапанов.

ПЕРИОДИЧНОСТЬ РЕГУЛИРОВКИ КЛАПАНОВ ВАЗ 2114

У хозяев автомобилей возникает вопрос – как часто регулировать клапана на ВАЗ 2114 необходимо, если они не стучат, и нужно ли в таком случае делать регулировку? Согласно заводским установкам клапана следует регулировать через каждые 20 тыс. км пробега в процессе эксплуатации автомобиля.

О том, что нарушились так называемые тепловые зазоры между клапанами и их толкателями (а именно так это правильно называется, а не «регулировка клапанов»), говорит специфический стук. Мотористы так и говорят: «стучат клапана» и «нужна регулировка клапанов», хотя на самом деле, конечно же, регулируются эти самые тепловые зазоры. И рекомендации, которые я тут приведу, достаточно просты и помогут вам отрегулировать клапана автомобиля ВАЗ 2114 своими руками.

Популярные статьи  Прогрев дизельного двигателя зимой

ДРУГИЕ ВОЗМОЖНЫЕ СТУКИ В ГРМ

Что делать, если стучат клапана даже после правильно выполненной регулировки? В таком случае необходимо проверить состояние толкателей, распределительного вала. Для этого снимается распредвал и проверяется:

  • Целостность кулачков распредвала и состояние его опор;
  • Зазор между толкателем и посадочным гнездом в ГБЦ;
  • Состояние постели распредвала в головке блока.Многих владельцев ВАЗ заботит стук клапанов на холодном двигателе. Но клапана стучат одинаково как на «холодную», так и на «горячую». В ГРМ ВАЗ овских двигателей нет штанг, как в некоторых моторах ГАЗ и УАЗ, поэтому с нагревом зазор на 2114 практически не меняется.

    Алюминиевые поршни по мере прогрева расширяются и зазор уменьшается. Соответственно, пропадает и стук.

Основные причины прогара клапанов

  • детонация;
  • нарушение теплового зазора клапанов;
  • слишком позднее/раннее зажигание;
  • некачественный бензин.

1. Детонация

Детонация – процесс неправильного горения ТПВС, при котором возникает ударная волна, распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью. Детонационное сгорание – одна из главных причин прогара поршней и клапанов. 

Причины детонации:

  • несоответствие октанового числа бензина и степени сжатия. Скорость горения низкооктанового топлива выше, а температура самовоспламенения ниже. Поэтому смесь детонирует еще до момента подачи искры;
  • низкокачественный бензин. В попытках повысить октановое число бензина с помощью присадок недобросовестные АЗС иногда путают пропорции. При этом возможна ситуация, когда заявленное октановое число как ниже, так и выше фактического. Во втором случае присадки замедляют скорость горения смеси, из-за чего повышается термохимическая нагрузка на выпускные клапаны;
  • слишком низкое калильное число свечей зажигания. Смесь самовоспламеняется от раскаленных частей свечи;
  • бедная смесь. Из-за переизбытка окислителя (кислорода) в конце такта сжатия вблизи раскаленных участков камеры сгорания начинаются предпламенные реакции, перерастающие в детонационное сгорание. Причина бедной смеси может быть в подсосе воздуха, забитых форсунках, нехватке давления топлива.

2. Нарушение теплового зазора

Если тепловой зазор в клапанном приводе слишком мал, клапан неплотно прилегает к седлу, из-за чего нарушается отвод тепла. Из-за постоянного перегрева в головке клапана появляются трещины, а наиболее теплонагруженные частицы и вовсе откалываются.

Неправильная регулировка выпускных клапанов также может стать одной из причин детонации, так как при высокой температуре появляется риск предпламенных реакций.

3. Влияние позднего и раннего зажигания

При несвоевременном начале горения ТПВС клапана переживают повышенные термохимические нагрузки. Так, при раннем зажигании смесь поджигается раньше расчетного времени приближения поршня к ВМТ. Поэтому пик давления в цилиндре нарастает ранее идеальных 10-15º после ВМТ. Поршень, клапаны и стенки камеры сгорания при этом переживают чрезмерные термические и ударные нагрузки.

Слишком позднее зажигание приводит к тому, что смесь еще активно догорает, когда выпускные клапаны начинают открываться. Опять-таки повышенные термические нагрузки приводят к прогару выпускных клапанов.

Характерные поломки выпускных клапанов

Агрессивные отработанные газы вызывают коррозию выпускных клапанов. Продукты неполного сгорания топлива приводят к прогоранию.

После определенного периода работы тарелка выпускного клапана и седло в головке блока покрываются нагаром.

Высокая температура накаляет нагар. Происходит выжигание опорной поверхности выпускного клапана. Это влечет за собой потерю герметичности. Появляются нарушения в работе двигателя: падает мощность, затрудняется запуск двигателя. В образовавшиеся щели устремляется под давлением струя горячих неотработанных газов. Это еще сильнее нагревает головку клапана. Как результат – деформация головки и разрушение клапана. При разрушении клапана работа цилиндра фактически прекращается.

Для чего нужен обратный клапан на воду и как его правильно установить?

Обратные клапаны обязательно должны быть установлены на любом трубопроводе. Без них многое оборудование и трубопроводная арматура не сможет нормально функционировать и с высокой вероятностью скоро придет в негодность. Перед приобретением трубопроводной арматуры необходимо выяснить для чего нужен обратный клапан на воду и как его правильно установить. Попробуем рассмотреть основные вопросы в этой статье.

Назначение

Обратный клапан предназначен для защиты трубопровода от возникновения обратного хода рабочей среды и воздействия давления. Больше всего от перемены направления движения рабочей среды может пострадать насосная станция или система индивидуального водообеспечения. Обратный клапан устанавливается рядом с чувствительным к перемене направления потоков оборудованием и решает сразу несколько проблем:

Защищает трубопроводную систему и оборудование от резких скачков давления;
Не дает рабочей среде поменять направление движения потока. Многие приборы и виды трубопроводной арматуры являются однонаправленными и при изменении потока они практически мгновенно приходят в негодность.
Стабилизация давления в системе

Это особенно важно в многоквартирных домах, где давления в трубопроводе не хватает для подачи воды на последние этажи.

Очень важную роль играет обратный клапан, установленный на канализационной системе. Он препятствует движению сточных вод в квартиру даже при серьезных засорах труб.

Конструкция и принцип действия

Принцип действия клапана предельно прост. Устройство позволяет рабочей среде свободно протекать в заданном направлении, а при его изменении автоматически перекрывает трубопровод, не давая потоку поменять свое направление. Клапан приводится в действие силой самого потока.

Устройство состоит из трех основных элементов:

  • Металлический корпус с двумя патрубками для присоединения к трубопроводу;
  • Запирающий механизм с герметизирующей прокладкой;

Энергонезависимые автоматические клапаны работают безотказно и надежно защищают трубопровод от обратного хода рабочей среды.

Виды

Существует несколько видов обратных клапанов, созданных для разных трубопроводных систем и условий эксплуатации. В зависимости от типа запорного механизма клапаны подразделяются на следующие категории:

Подъемные. Запирающий орган движется в вертикальной плоскости. При движении жидкости снизу вверх поток упирается крышку клапана, удерживает ее и свободно протекает. При смене направления движения вода сверху надавливает на крышку, закрывая ее и преграждая себе путь в обратную сторону.

В поворотном затворе крышка откидывается и освобождает проход, а при обратном движении жидкость запирает ее.

Шаровой затвор, где в качестве запорного органа выступает шар.

Двухдисковый состоит из двух створок. При отсутствии обратного давления они складываются, а при изменении направления потока раскрываются и перекрывают просвет в трубе.

Самую большую популярность завоевали подъемные затворы. Благодаря простоте и надежности они стали неотъемлемой частью практически каждого бытового трубопровода.

Выбор и установка

При выборе клапана значении имеет только диаметр трубы и предполагаемое давление в системе

Во время покупки следует обратить внимание на качество изготовления прибора (отсутствие дефектов)

Перед установкой необходимо правильно выбрать место расположения клапана:

  • В скважинах, оснащенных вакуумными насосами, арматуру устанавливают на выходе для предотвращения слива воды под собственным весом;
  • Поверхностные помпы предполагают установку клапанов перед гидроаккумулятором;
  • В канализационных сетях клапана устанавливаются перед каждым дополнительным источником сточных вод.

Обратный клапан — это безотказный предохранитель, способный помочь избежать аварии на трубопроводе и поломки дорогостоящего оборудования.

Конструкция выпускного клапана

Выпускные клапаны расположены в головке блока цилиндров. Впуск топливо-воздушной смеси в цилиндр происходит при условии разрежения в камере сгорания, а выпуск – в условиях повышеного давления. Это значит, что после сгорания газы стремятся просочиться наружу, и для их выпуска достаточно открыть клапан. Поэтому, кстати, выпускные клапана всегда меньше, чем впускные — всасывающая сила разрежения уступает силе давления, выталкивающей газы наружу.

Клапанный механизм требует точной регулировки. Если клапан закрывается слишком рано, недогоревшие газы очень быстро сожгут его

Для надежной герметизации камеры сгорания во всех современных двигателях используются тарельчатые клапаны. Преимуществ у такой конструкции несколько. Клапан, состоящий из тарелки, и стержня, прост и надежен, как гвоздь. Переход от фаски к стержню выполнен плавно, что придает клапану необходимую прочность. Кроме того, коническая форма перехода способствует уменьшению сопротивления газов и улучшению герметизации.

Популярные статьи  Замена масла МКПП Поло Седан

Какой толкатель клапана выбрать?

Как мы уже отметили ранее, существуют механические, роликовые и гидравлические элементы. При замене данных деталей встает вопрос о выборе наилучшего типа толкателя. Итак, давайте по порядку. Механические элементы – это наиболее простые и удешевленные толкатели. Главный их недостаток – невозможность компенсирования зазора. В результате при наборе двигателем рабочей температуры они начинают издавать характерный шум. Все зазоры приходится выставлять вручную, через регулировочный болт. Что касается гидравлических, они автоматически выставляют все зазоры.

Выпускной клапан
Данные толкатели являют собой небольшую камеру, кода входит масло под давлением. Таким образом, регулировка зазоров выполняется самой смазочной системой. Стоят они недорого, а дополнительно настраивать их нет необходимости. Единственный недостаток – это «зависание» толкателей на высоких оборотах. Но в таком случае используют роликовые элементы на их основе. Гидравлические роликовые толкатели рассчитаны на большой срок эксплуатации. Благодаря им можно значительно увеличить мощность агрегата. Размеры толкателей клапанов данного типа идентичны стандартным, поэтому трудностей с заменой у вас не будет. Сейчас это наиболее подходящий вариант среди всех, что есть на рынке.

Конструкция клапанов двигателя

Механизм привода клапанов – это часть более крупного газораспределительного механизма (ГРМ). По конструкции ГРМ может быть с верхним или с нижним расположением клапанов. В современных двигателях чаще применяется первая схема.

Посредством клапана в цилиндр напрямую подается топливовоздушная смесь в точной дозировке. Также может осуществляться подача просто воздуха. Выпуск отработавших газов из цилиндра происходит аналогично при помощи клапана. Поэтому четырехтактный двигатель внутреннего сгорания должен иметь на каждый цилиндр минимум два клапана, чтобы реализовывался принцип его работы.

По прямому назначению клапаны можно поделить на два вида:

  • впускной клапан;
  • выпускной клапан.

Частью клапана является его тарелка. Конструкция современных двигателей такова, что клапаны расположены в головке блока цилиндров (сокращенно ГБЦ). Место контакта клапана и ГБЦ называется седлом клапана. Седло изготавливают из стали или чугуна и запрессовывают в ГБЦ.

Чтобы цилиндр наполнялся топливно-воздушной смесью или воздухом максимально эффективно, тарелка впускного клапана должна превышать тарелку выпускного по диаметру. Это главное отличие между впускными и выпускными клапанами. Благодаря большему диаметру тарелки впускной клапан наполняет цилиндр воздухом или топливной смесью более качественно.

Однако есть причины для увеличения диаметра тарелки и выпускного клапана. К примеру, это улучшает очистку цилиндров от продуктов горения. Однако нельзя увеличивать диаметры тарелок обоих клапанов до бесконечности – они должны поместиться в геометрические размеры камеры сгорания, расположенной в головке блока цилиндров.

Во время работы клапаны мотора подвергаются большим нагрузкам как по механическим параметрам, так и по температуре. По этой причине изготавливают их из специальных сплавов, способных противостоять высокой температуре и механическому разрушению. Особо усиливают кромку тарелки, да и ей самой придают дополнительную механическую прочность при помощи напыления из керамики. Впускной клапан имеет обычно стержень из цельного куска металла, а вот стержень выпускного содержит внутри полость с натрием. Это обеспечивает ему повышенную теплопроводность для быстрого отведения тепла от тарелки клапана.

Поверхность прикосновения тарелки клапана к блоку цилиндров называется фаской. В этом месте очень нежелательно образование нагара. Чтобы предотвратить такое явление, а также более равномерно распределить тепло, в конструкции механизма клапанов применяется определенное инженерное решение. А именно клапан вращается во время работы двигателя.

В настоящее время чаще всего используются ДВС с четырехклапанной схемой. То есть каждый цилиндр такого мотора имеет два впускных и два выпускных клапана. Когда клапан на впуске опускается, открывается кольцевой проход между седлом и тарелкой. Через этот проход осуществляется наполнение цилиндра топливно-воздушной смесью или просто воздухом. Площадь сечения прохода напрямую влияет на скорость наполнения цилиндра и, как следствие, на производительность мотора.

Кроме вышеописанной схемы, встречаются двух-, трех- и пятиклапанные. У двухклапанной системы один впускной и один выпускной клапан в каждом из цилиндров. Трехклапанная содержит два впускных и один выпускной. Если клапанов пять, три служат для впрыска и два для выпуска отработавших газов. Количество клапанов определяется размером камеры сгорания в конкретном двигателе, типом привода клапанов. Также число клапанов зависит от форсированности ДВС и других показателей.

Клапан открывается за счет нажатия на его стержень. Осуществляет это нажатие привод. Таким образом посредством привода клапана происходит передача усилия от распределительного вала. В современных двигателях реализовано две основных схемы привода: передача движения от гидравлических толкателей или привод, базирующийся на роликовых рычагах.

Закрывается клапан посредством пружины, подобранной по жесткости. Благодаря давлению пружины тарелка клапана герметично перекрывает каналы впуска и выпуска. Для удержания клапана на стержне служат сухари и тарелка клапанной пружины. Однако двигатель в работающем состоянии, особенно при нагрузке, способен вызывать на клапанах резонансные колебания. Для борьбы с этим эффектом устанавливают две пружины, витки которых имеют разное направление.

Характерные поломки выпускных клапанов

Агрессивные отработанные газы вызывают коррозию выпускных клапанов. Продукты неполного сгорания топлива приводят к прогоранию.

После определенного периода работы тарелка выпускного клапана и седло в головке блока покрываются нагаром.

Высокая температура накаляет нагар. Происходит выжигание опорной поверхности выпускного клапана. Это влечет за собой потерю герметичности. Появляются нарушения в работе двигателя: падает мощность, затрудняется запуск двигателя. В образовавшиеся щели устремляется под давлением струя горячих неотработанных газов. Это еще сильнее нагревает головку клапана. Как результат – деформация головки и разрушение клапана. При разрушении клапана работа цилиндра фактически прекращается.

Почему прогорают клапана двигателя (основные причины)

В обычном режиме клапан некоторое время находится в гнезде, будучи плотно прижат к ответной фаске клапанной пружиной. При этом он интенсивно охлаждается через контакт фаски с металлом гнезда. Перепад температур здесь велик, поэтому теплообмен идёт быстро.

Двигатель рассчитывается очень точно, поэтому любая из причин повышения температуры тарелки клапана нарушит баланс отвода тепла, и средняя температура начнёт расти. Металл потеряет свои свойства, начнётся быстрое окисление и прогар.

Детонация

Детонация возникает при активации аномального горения распространяющимся фронтом пламени. Способствуют этому многие причины:

  • плохие антидетонационные свойства бензина (октановое число ниже того, на которое рассчитан двигатель);
  • слишком высокая степень сжатия;
  • переобеднение смеси;
  • высокая температура в камере сгорания;
  • увеличенный угол опережения зажигания.

При детонации энергия больше расходуется на ударные разрушения деталей и локальные перегревы, что относится и к клапанам. Вопрос лишь в том, какая деталь разрушится раньше, после чего двигатель остановится.

Нарушение теплового зазора

Клапаны, особенно выпускные, нагреваются при работе сильнее, чем металл хорошо охлаждаемой головки блока. Поэтому геометрическое увеличение их размеров за счёт теплового расширения требует компенсации.

В конструкциях мотора с нежелательным удлинением стержня клапана борются двумя способами – созданием тепловых зазором между кулачком распределительного вала и толкателем, а также применением различных гидрокомпенсаторов.

Тепловые зазоры требуют периодических регулировок имеющимися болтами или подбором толщины толкателей. Если эта операция долго не проводилась, то за счёт износа рабочих фасок тарелок и гнёзд зазоры уменьшаются, клапан всё больше времени проводит в отрыве от металла гнезда, куда он должен сбрасывать тепло.

Температура клапана растёт, он ещё больше удлиняется. На каком-то этапе фаски перестают соприкасаться, тарелки перегреваются и прогорают. Компрессия пропадает.

Влияние позднего и раннего зажигания

На прогар могут повлиять отклонения момента зажигания от оптимального в обе стороны.

Популярные статьи  Что значит гидроудар двигателя

При позднем зажигании смесь не успевает сгорать, растёт температура газов на выхлопе. Эти газы, продолжая выделять тепло, обтекают тарелку клапана, повышая его температуру.

Раннее зажигание способствует детонационному горению, результат будет тем же, хотя физика явления иная, поэтому в двигателе имеется система отслеживания детонации, постоянно поддерживающая полное сгорание смеси в нормальном режиме, регулируя момент подачи искры.

Одновременно корректируется и состав топливной смеси, соответствующие карты зашиты в программном обеспечении ЭБУ.

Принцип работы выпускного клапана

Выпускной клапан открывается от усилия кулачка распределительного вала. Возвратно-поступательные движения шток клапан совершает во втулке, запрессованной в головку блока цилиндров.

В головке же находится и седло клапана. По сути, это углубление, чья форма соответствует форме верхней части тарелки. Седло и тарелка с высокой точностью притираются друг к другу. Это исключает прорыв газов из камеры сгорания в момент, когда клапана закрыты.

При появлении первой трещины на тарелке процесс разрушения приобретает характер цепной реакции. Чем больше трещина, тем больше перегрев от прорывающихся наружу струй несгоревшего топлива

Верхняя часть стержня выпускного клапана имеет выточку. В нее устанавливаются «сухари» – разрезанное на две половины коническое кольцо. С их помощью тарелка пружины держится на клапане. Пружина создает усилие, необходимое для возврата клапана в закрытое положение.

Отдельные автомобильные двигатели имеют специальный механизм для принудительного проворачивания клапана. Таким образом обеспечивается равномерный износ детали.

Выпуск отработанных газов происходит в тот момент, когда поршень цилиндра движется от нижней мертвой точки к верхней. Выпускной клапан ДВС работает в условиях повышенной нагрузки. Нагрев головки клапана во время работы двигателя может достигать 800 градусов.

Выпускной клапан

Что такое клапан двигателя

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

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

Выпускной клапан

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

Конструкция клапанов двигателя

Механизм привода клапанов – это часть более крупного газораспределительного механизма (ГРМ). По конструкции ГРМ может быть с верхним или с нижним расположением клапанов. В современных двигателях чаще применяется первая схема.

Посредством клапана в цилиндр напрямую подается топливовоздушная смесь в точной дозировке. Также может осуществляться подача просто воздуха. Выпуск отработавших газов из цилиндра происходит аналогично при помощи клапана. Поэтому четырехтактный двигатель внутреннего сгорания должен иметь на каждый цилиндр минимум два клапана, чтобы реализовывался принцип его работы.

По прямому назначению клапаны можно поделить на два вида:

  • впускной клапан;
  • выпускной клапан.

Частью клапана является его тарелка. Конструкция современных двигателей такова, что клапаны расположены в головке блока цилиндров (сокращенно ГБЦ). Место контакта клапана и ГБЦ называется седлом клапана. Седло изготавливают из стали или чугуна и запрессовывают в ГБЦ.

Чтобы цилиндр наполнялся топливно-воздушной смесью или воздухом максимально эффективно, тарелка впускного клапана должна превышать тарелку выпускного по диаметру. Это главное отличие между впускными и выпускными клапанами. Благодаря большему диаметру тарелки впускной клапан наполняет цилиндр воздухом или топливной смесью более качественно.

Однако есть причины для увеличения диаметра тарелки и выпускного клапана. К примеру, это улучшает очистку цилиндров от продуктов горения. Однако нельзя увеличивать диаметры тарелок обоих клапанов до бесконечности – они должны поместиться в геометрические размеры камеры сгорания, расположенной в головке блока цилиндров.

Во время работы клапаны мотора подвергаются большим нагрузкам как по механическим параметрам, так и по температуре. По этой причине изготавливают их из специальных сплавов, способных противостоять высокой температуре и механическому разрушению. Особо усиливают кромку тарелки, да и ей самой придают дополнительную механическую прочность при помощи напыления из керамики. Впускной клапан имеет обычно стержень из цельного куска металла, а вот стержень выпускного содержит внутри полость с натрием. Это обеспечивает ему повышенную теплопроводность для быстрого отведения тепла от тарелки клапана.

Поверхность прикосновения тарелки клапана к блоку цилиндров называется фаской. В этом месте очень нежелательно образование нагара. Чтобы предотвратить такое явление, а также более равномерно распределить тепло, в конструкции механизма клапанов применяется определенное инженерное решение. А именно клапан вращается во время работы двигателя.

В настоящее время чаще всего используются ДВС с четырехклапанной схемой. То есть каждый цилиндр такого мотора имеет два впускных и два выпускных клапана. Когда клапан на впуске опускается, открывается кольцевой проход между седлом и тарелкой. Через этот проход осуществляется наполнение цилиндра топливно-воздушной смесью или просто воздухом. Площадь сечения прохода напрямую влияет на скорость наполнения цилиндра и, как следствие, на производительность мотора.

Кроме вышеописанной схемы, встречаются двух-, трех- и пятиклапанные. У двухклапанной системы один впускной и один выпускной клапан в каждом из цилиндров. Трехклапанная содержит два впускных и один выпускной. Если клапанов пять, три служат для впрыска и два для выпуска отработавших газов. Количество клапанов определяется размером камеры сгорания в конкретном двигателе, типом привода клапанов. Также число клапанов зависит от форсированности ДВС и других показателей.

Клапан открывается за счет нажатия на его стержень. Осуществляет это нажатие привод. Таким образом посредством привода клапана происходит передача усилия от распределительного вала. В современных двигателях реализовано две основных схемы привода: передача движения от гидравлических толкателей или привод, базирующийся на роликовых рычагах.

Закрывается клапан посредством пружины, подобранной по жесткости. Благодаря давлению пружины тарелка клапана герметично перекрывает каналы впуска и выпуска. Для удержания клапана на стержне служат сухари и тарелка клапанной пружины. Однако двигатель в работающем состоянии, особенно при нагрузке, способен вызывать на клапанах резонансные колебания. Для борьбы с этим эффектом устанавливают две пружины, витки которых имеют разное направление.

Количество клапанов в двигателе

Когда речь заходит о клапанах, многие задаются вопросом: «сколько клапанов в двигателе должно быть?» Однозначного ответа нет, определить чёткое количество можно только изучив конструктивные особенности мотора. Учитывая, что в четырёхтактной силовой установке клапан осуществляет такты впуска и выпуска, значит минимальное количество на один цилиндр — два, один впускной и один выпускной.

Современные силовые установки наиболее часто используют конструкцию с четырьмя клапанами (двух впускных и двух выпускных) на каждый цилиндр. При открытии клапана в образовавшееся отверстие происходит заброс топливной смеси, или выход отработанных газов. Чем больше отверстие, тем эффективней будет наполнение или очистка. Соответственно коэффициент полезного действия мотора так же увеличится.

Увеличить отверстие за счёт увеличения тарелки клапана нельзя, поскольку её размер ограничен размером камеры сгорания. Поэтому для улучшения качества смесеобразования устанавливают большее количество клапанов на один цилиндр.

Встречаются схемы, в которых применяются два, три, и даже пять клапанов на цилиндр. Учитывая, что процесс наполнения более важен для работы двигателя, количество впускных клапанов в нечётных схемах всегда больше.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: