Что такое клапана в двигателе и для чего они нужны

Тарельчатый клапан

Тарельчатый клапан — деталь большинства поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), является частью газораспределительного механизма, непосредственно управляющей потоками рабочего тела, поступающего и выходящего из цилиндра. Используются также в крупных компрессорах, паровых машинах.

Содержание

  • 1 Устройство тарельчатого клапана
  • 2 Компоновка клапанов в двигателе
  • 3 Применяемые материалы и технологии
  • 4 Неисправности клапанов
  • 5 См. также
  • 6 Примечания

Устройство тарельчатого клапана [ править | править код ]

Тарельчатый клапан состоит из собственно круглой тарелки и стержня меньшего диаметра. Из соображений прочности и аэродинамики переход между тарелкой и стержнем выполняется большим радиусом (рис.1). Некоторое время были популярны тарелки зонтичной (тюльпанообразной) формы, уменьшавшие вес впускного клапана до веса выпускного (диаметр впускных клапанов выбирают больше, так как сопротивление впускного тракта сильнее снижает мощность двигателя, чем сопротивление выпуска) при одновременном снижении гидравлического сопротивления. Однако при этом растёт площадь камеры сгорания, что увеличивает выбросы углеводородов.

Клапан совершает перемещения по оси стержня, при этом тарелка открывает путь газам, а при посадке на седло — плотно запирает его. Некоторый зазор между стержнем и втулкой клапана необходим, чтобы избежать заедания при нагреве клапана, и чтобы тарелка могла самоустановиться на седло. Для поддержания самоустановки, а следовательно, плотности запирания, тарелка имеет фаску под углом 45 или 30 градусов к её плоскости.

Силовое замыкание кинематической схемы привода клапанов (то есть, и возврат клапана в закрытое положение) осуществляется витыми клапанными пружинами, на быстроходных спортивных двигателях — с помощью десмодромного механизма. Стержень клапана имеет обычно термоупрочнённый торец, куда передаётся усилие от рокера, коромысла или стакана, и одну или несколько канавок для установки сухарей (канавка видна на рис.1). Меньше распространена передача усилия через внутреннюю резьбу в стержне клапана от толкателя (такую конструкцию имеет клапан на В-2 и всех последующих модификациях, изготовляемых сейчас «Барнаултрансмашем»)

Между пружиной и плоскостью головки, кроме стальной закалённой шайбы, может быть установлен механизм проворота клапана (иначе называемый механизм самопритирки). Это позволяет продлить интервалы между притиркой клапанов, сохраняя плотность их посадки в течение длительного времени [1] .

Компоновка клапанов в двигателе [ править | править код ]

Количество клапанов в двигателе зависит от принятой схемы газораспределительного механизма [2] . Типовое значение 2 или 4 клапана на цилиндр, но встречаются схемы с 5 клапанами (из них 3 впускные), или даже 1 большим выпускным клапаном (прямоточная продувка 2-тактного дизеля). Клапанные пружины, поддерживающие кинематику ГРМ, всегда спиральные с плоскими шлифованными торцами. На один клапан приходится обычно 1 (реже 2) пружины, и 2 сухаря. Размеры и форма сухарей индивидуальны, обычно каждый двигатель имеет оригинальные сухари клапанов.

Клапаны могут размещаться по нижнеклапанной или верхнеклапанной схеме, располагаться под углом друг к другу или параллельно. Целью работы конструктора при их размещении является надёжный газообмен с небольшим аэродинамическим сопротивлением, необходимое размещение коллекторов в подкапотном пространстве, компактность камеры сгорания, соблюдение норм выхлопа и др.

Применяемые материалы и технологии [ править | править код ]

Впускные клапана двигателей обычно изготовляют высадкой из сильхромовой стали типа 40Х9С2, 40Х10С2М. Эти стали обладают довольно высокой жаростойкостью, и поскольку температура отходящих газов у дизелей меньше (по причине высокой степени сжатия), чем у искровых моторов, используются и для изготовления выпускных клапанов дизелей.

Выпускные клапана старых искровых моторов также делали сильхромовыми, недостаточную жаростойкость компенсировали удобством притирки (ГАЗ-51), напайкой кромки тарелок стеллитом; наполнение клапанов натрием для теплоотдачи от тарелки применялось ранее (ГАЗ-66/ГАЗ-53, ЗИЛ-130), и применяется сейчас [3] [4] [5] [6] .

Позднее перешли на сварные клапаны: стержень из сталей типа 40ХН, 38ХС, тарелка из сталей типа 40Х14Н14В2М, 45Х22Н4М3. На дизелях такие стали не применяют: дизельное топливо содержит серу, а сернистые газы быстро разрушают никельсодержащие стали. Применяется и напайка кромок твёрдыми материалами: стеллитом, нихромом [7] .

Неисправности клапанов [ править | править код ]

Основными неисправностями тарельчатых клапанов являются [8] :

  • неплотность;
  • прогорание тарелки;
  • износ стержня, зазор по направляющей клапана;
  • изгиб клапанов после соударения с поршнем.

Неплотность клапанов может быть с момента изготовления, развиться в течение работы, либо быть следствием некачественного ремонта или неверной регулировки клапанов. Впускной клапан может длительное время пропускать газ без прогорания, но искровой двигатель при этом обычно потряхивает: во впускной тракт забрасывает отработавшие газы, и воспламенение такой разбавленной смеси становится ненадёжным. Дизель, соответственно, дымит [9] . Ещё одной причиной может быть загиб клапанов [10] , двигатель при этом трясётся очень сильно, а заводится плохо.

Читать еще:  Электрические неисправности асинхронного двигателя

В случае умеренной неплотности клапанов, они ещё могут быть притёрты, но чаще всего их меняют комплектом. Причина в том, что к этому времени обычно происходит износ стержня клапана с увеличением расхода масла, а при долгой притирке старого клапана выступание его торца над плоскостью головки увеличивается — гидрокомпенсатор может выйти из рабочей зоны. Если выступание превышает допустимое уже с новым клапаном, то по инструкции нужно менять головку блока, на практике — торец клапана шлифуют для уменьшения высоты.

Прогорание тарелки выпускного клапана всегда является следствием сильного перегрева при отсутствии клапанного зазора и большом прорыве газов. Тарелка впускного клапана прогореть не может, так как задолго до этого при прорыве газов на впуск цилиндр работать перестанет, и температура газов снизится. Однако у дизелей при этом могут возникать другие проблемы.

Износ стержня и/или втулки клапана приводит к нарушению работы сальников клапанов, а значит — высокому расходу масла. Поэтому при ремонте головки блока цилиндров может возникать необходимость в замене клапанов и/или направляющих. После смены направляющих требуется обычно обработать седло шарошками на оправке, базирующейся по новой направляющей, после чего притереть клапан. Обычно разом меняют все направляющие, либо только впускные (зазор во втулках впускных клапанов решающий для расхода масла, ввиду меньшего давления во впускной трубе).

Регулировка клапанов

Процесс регулировка клапанов в двигателях внутреннего сгорания довольно сложен и кропотлив. Он требует внимания, аккуратности и специального инструмента. А в некоторых двигателях он и вовсе не требуется. В этой статье мы расскажем:

Клапаны двигателя внутреннего сгорания являются важной частью механизма газораспределения. От их правильной работы зависит правильность работы ДВС. Половина клапанов в двигателе отвечает за впрыск топливной смеси, вторая половина – за удаление продуктов сгорания. В закрытом состоянии они прижаты к сёдлам, в открытом – возвышаются над ними, образуя воздушный промежуток с определённой величиной просвета. Слишком маленькая величина просвета приводит к оседанию продуктов сгорания на клапанах – они как-бы «прогорают», причём убрать этот нагар проблематично. Слишком большой просвет вызывает механические поломки клапанов – именно поэтому они и начинают стучать.

Периодичность регулировки клапанов

Отрегулировать клапаны самостоятельно или в сервисе – не проблема. Периодичность – каждые 25-30 тыс. км. пробега. Но для начала необходимо определиться, нужна ли данная процедура конкретному двигателю. Всё дело в том, что многие современные двигатели внутреннего сгорания оснащаются гидрокомпенсаторами. Они автоматически поддерживают оптимальную величину просвета, поэтому в данном случае регулировка клапанов не требуется. Следует отметить, что они тоже нуждаются в обслуживании, но только при появлении отчётливых стуков. Чтобы выяснить, нужна ли регулировка клапанов двигателю вашего автомобиля, уточните, есть ли в нём гидрокомпенсаторы.

Регулировка клапанов на автомобилях ВАЗ, Рено Логан и других марок производится с помощью специального измерительного инструмента – регулировочных щупов. Их стоимость, в зависимости от магазина, составляет от 80 до 500 рублей. Купить их можно в любом магазине автозапчастей или заказать в интернет-магазине с доставкой. Именно такими щупами пользуются специалисты в сервисах. Давайте посмотрим, как производится регулировка клапанов:

Как производится регулировка в домашних условиях

Аналогичным образом поступаем с каждым клапаном в двигателе, действуя аккуратно и неспешно, так как от правильности регулировки зависит дальнейшая работа двигателя. Особая осторожность проявляется при затягивании контргайки – именно в этот момент можно неаккуратно испортить полученные результаты.

Инструкция по регулировке клапанов действительно проста. Но на практике она потребует должного внимания и усидчивости. Также ремонтнику потребуются инструменты и условия для проведения ремонта. Одна из самых важных и сложных задач – добраться до самих клапанов, разобрав чуть-ли не половину двигателя, для чего потребуется набор гаечных ключей. Лишь после этого производятся работы над регулировкой клапанов.

Сложность заключается в том, что инструкции просты лишь с виду. На практике всё гораздо сложнее – автомобилистам нужна одежда, которую не жалко испачкать, а также инструменты, которых может и не найтись. Также для проведения работ желателен гараж с хорошим освещением. Следует отметить, что все работы ведутся в условиях ограниченного пространства, что не увеличивает удобства. Поэтому лучше всего доверить регулировку клапанов специалистам.

Читать еще:  Датчики определяющие работу двигателя

Признаки необходимости регулировки клапанов

Регулировка клапанов в Волжском осуществляется в сети станций технического обслуживания G — Energy Service . Здесь работают опытные специалисты, способные без труда разобрать любой двигатель и добраться до регулируемых клапанов. Для этого в сервисе имеются все необходимые инструменты. Верные признаки необходимости обращения в сервис – упала мощность двигателя, увеличился расход топлива, наблюдается нестабильная работа на холостых оборотах. Если это действительно так, ждём вас в сети станций технического обслуживания G — Energy Service .

Как работают клапаны двигателя

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

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

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

Двигатель с верхним расположением распределительного вала

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

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

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

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

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

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

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

В некоторых двигателях зазоры регулируются автоматически под давлением смазочной жидкости.

Распределительный вал с толкателями

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

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

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

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

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке

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

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

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

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

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

Читать еще:  Solas винты официальный сайт

Что такое клапана в двигателе и для чего они нужны

Warning: Use of undefined constant php — assumed ‘php’ (this will throw an Error in a future version of PHP) in /home/h811184817/autonovice.ru/docs/wp-content/themes/vw-writer-blog/template-parts/single-post-layout.php on line 20
—>

Для чего нужна автомобилю регулировка клапанов двигателя и что они собой представляют. У автомобиля имеется два или более клапана на цилиндр. Один предназначен для запуска горючей смеси, другой – для выпуска отработавших газов. Механизм, приводящий в действие клапаны и устанавливающий порядок их работы, называется газораспределительным или, как его еще называют, клапанным. В процессе нагрева двигателя его металлические детали расширяются, при остывании они уменьшаются и между ними появляются зазоры. Для нормальной работы двигателя зазоры в клапанном механизме должны быть отрегулированы. В противном случае двигатель начинает стучать, падает его мощность, начинает чихать карбюратор и т.д.

Чем грозит плохая регулировка клапанов?

Плохая регулировка клапанов становится причиной снижения эффективности работы двигателя и приводит к преждевременному износу его деталей. Если зазоры слишком малы, будут подгорать клапаны и их седла. Снижение мощности двигателя, металлический стук, выстрелы в глушителе и чихание в карбюраторе происходит при чрезмерно больших зазорах.

Периодичность проверки зазоров клапанов?

После каждых 20-30 тыс. км. пробега автомобиля должна проводиться проверка и если это необходимо, регулировка клапанов. Данные о размерах тепловых зазоров можно найти в руководствах по ремонту и обслуживанию авто. Следует обратить внимание на то, что зазоры для впускного и выпускного клапана, а в некоторых случаях и для разных цилиндров, отличаются.

Как провести регулировку?

Во время проверки и регулировки зазоров двигатель должен находиться в охлажденном состоянии. Зазор проверяют при помощи плоского щупа нужной толщины, регулировку производят путем поворота регулировочных винтов коромысел, на некоторых ВАЗовских автомобилях – головкой регулировочного болта.

Перед началом регулировки клапанов необходимо установить поршень цилиндра в верхнюю мертвую точку такта сжатия, при которой клапаны цилиндра находятся в закрытом состоянии, а коромысла клапанов свободно качаются в пределах зазора. Затем на регулировочном винте или болте отпускается контргайка. Плоским щупом или регулировочным винтом (болтом) настраивается зазор и затягивается контргайка.

Нужно быть предельно аккуратным, и после затяжки необходимо еще раз проверить зазор, так как он может измениться. Оптимальным считается зазор, в который щуп проходит с некоторым усилием. Повторная регулировка зазора потребуется, если щуп проходит с большим трудом или слишком свободно.

Затем проводится регулировка клапанов других цилиндров. При этом соблюдается порядок работы цилиндров двигателя автомобиля. Коленвал поворачивается только по часовой стрелке за пусковую рукоятку или за болт крепления шкива привода генератора. Можно использовать для этого вывешенное ведущее колесо, но при этом необходимо соблюдать осторожность.

По окончании регулировки зазоров в клапанном механизме, двигатель запускается и прослушивается его работа в разных режимах. Если регулировка клапанов проходила после ремонта головки, необходимо, чтобы клапаны были правильно притерты. Кроме того, не допускается, чтобы клапаны были разбиты на концах, а зазоры втулок превышали норму.

2 комментариев на “Регулировка клапанов двигателя автомобиля — советы бывалых.”

Опытный водитель на слух чувствует работу двигателя, особенно своей машины. При первом же изменении работы двигателя необходимо немедленно провести его диагностику, но прежде всего проверить зазоры клапанов специальным плоским щупом. При отклонениях я срочно обращаюсь к специалистам.

Хочется дополнить автора. Регулировка клапанов осуществляется на холодном двигателе. При разогреве металл имеет свойство расширяться, поэтому регулировка на горячем моторе будет некорректной, не принесёт ожидаемых результатов. Важно правильно найти верхнюю мертвую точку первого цилиндра. Лучше сделать так. Откручиваем свечу первого цилиндра. Вставляем в отверстие длинную отвёртку. Затем включаем пятую передачу, с помощью приподнятого колёса начинаем проворачивать коленчатый вал. Отвёртка начнёт двигаться вверх. Вращаем колесо потихоньку пока отвёртка не остановится в верхней точке. Все, теперь можно производить регулировку клапанов данного цилиндра. Аналогичную комбинацию следует выполнить с каждым цилиндром. Данный способ позволяет автолюбителю сделать максимально точную настройку клапанов. В большинстве современных автомобилей клапана не требуют регулировки, там используются гидрокомпенсаторы, которые автоматически выдерживают требуемый зазор для оптимальной работы движка.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector