Технические характеристики и основные типы клапанов

8-клапанный двигатель

Как видно из картинки у 8-клапанного двигателя только один распределительный вал, который контролирует как систему впуска, так и систему выпуска.

Если более детально, то на каждый цилиндр приходится по 2 клапана, один открывается когда в цилиндр подаётся топливовоздушная смесь, а второй когда нужно избавиться от отработанных газов после сгорания смеси.

Распределительный вал имеет конусные выступы, которые именуются кулачками. При работе двигателя распределительный вал вращается, и кулачками в определённом порядке надавливает на клапана. Таким образом в каждом цилиндре он открывает либо впускной клапан либо выпускной.

Так как в двигателях, в основном, по 4 цилиндра, то мы получаем 4 х 2 = 8 клапанный двигатель. Конечно есть автомобили и по 6 и по 8 цилиндров, но также по 2 клапана на цилиндр, но такие двигатели встречаются крайне редко.

Плюсы

Простота. 8-клапанные двигатели по своей конструкции гораздо проще 16-клапанных. Простота эта (грубо говоря) заключается в том, что в таком двигателе всех деталей в 2 раза меньше, а соответственно ремонт и зап. части (такие как распредвалы, клапана, и всё с этим связанное) будут в 2 раза дешевле.

1. Нет гидрокомпенсаторов. Ещё одна упрощающая особенность «восьмиклопа». Соответственно механизм и регулировка движения клапанов будут так же проще и дешевле 16-клапанного аналога.
2. «Безвтыковые» поршни. В большинстве 8-клапанных двигателей установлены «безвтыковые» поршни. Это означает, что если у вас порвётся ремень ГРМ, то вы не попадёте на «капиталку» и у вас ничего «не загнёт». Вы просто установите новый ремень, выставите метки, и можете спокойно ехать дальше.
3. Неприхотливость. 8-клапанные двигатели менее требовательны к качеству масла и топлива. Да, можно залить полусинтетику и 92 бензин, но это уже как говорится — на любителя, или если позволит совесть

1. Габариты. Так как распределительный вал всего один, то и свободного места под капотом становится больше.

Минусы

1. Мощность. В «восьмиклопе» 2 клапана на цилиндр, поэтому двигателю приходится больше стараться, чтобы производить процессы впуска и выпуска.
2. Расход топлива. Всё так же, по причине меньшего количества клапанов по сравнению с «шестнарём» двигателю сложнее проталкивать отработанные газы. Ведь через один клапан их вытолкнуть сложнее чем через два.
3. Шумность. Если поставить рядом «шестнарь» и «восьмиклоп», то «шестнарь» вы вряд ли услышите на фоне 8-клапанного двигателя. Связано это с тем, что из-за механических толкателей и отсутствия гидрокомпенсаторов клапана и зазоры нужно регулярно регулировать, так как имеют место выработки на толкателях.

С какой периодичностью производится регулировка

Конечно, регулировка клапанов делается, когда накопился определенный пробег, но для разных автомобилей он тоже разный. Эту информацию можно узнать в инструкции. Но опытные автолюбители советуют заезжать на СТО после каждых 20-45 тысячах километров для отечественных авто, и 60-100 тысяч для иномарок.

Но если вы знаете, как влияет зазор клапанов на работу двигателя, то сможете и самостоятельно вовремя определить неполадки. Если при открытом капоте двигатель издаёт шум, как будто там швейная машинка, то надо срочно отправляться на СТО. Второй признак – падение мощности – машина «не тянет», как раньше. В такой ситуации не надо ждать, пока машина отъездит положенный пробег, нужно принимать меры как можно быстрее.

Сама работа по регулировке стоит очень недорого и занимает около часа – надо ждать, пока остынет двигатель.

На некоторых автомобилях регулировка вообще не производится – если используются специальные гидрокомпенсаторы. Они сами обеспечивают оптимальные режимы, и может понадобиться только их замена, но это бывает редко. Гидрокомпенсаторы можно установить на большинство автомобилей, и навсегда забыть о такой регулировке.

Устройство клапанного механизма

Для работы обычного двигателя необходимо минимум два клапана на каждый цилиндр. Один впускной и один выпускной. Сам клапан состоит из стержня и тарелки (головка). Место соприкосновения тарелки с ГБЦ называю седлом. Впускные клапаны имеют больший диаметр тарелки, чем выпускные. Это обеспечивает лучшее наполнение камеры сгорания топливовоздушной смесью.

Устройство клапанного механизма

Весь клапанный механизм состоит из следующих основных элементов:

• впускной и выпускной клапаны;
• направляющие втулки (обеспечивают точное направление движения клапанов);
• пружина (возвращает клапан в исходное положение);
• седло клапана (место соприкосновения тарелки с корпусом);
• сухари (два сухаря обеспечивают опорную поверхность для пружины и фиксируют всю конструкцию);
• маслосъемные колпачки или маслоотражательные кольца (не дает маслу попасть в цилиндр);
• толкатель (передает нажимное усилие от кулачка распредвала).

Кулачки на распределительном вале нажимают на клапаны. Их возврат в исходное положение обеспечивается за счет пружины. Пружина крепится на стержне с помощью сухарей и тарелки пружины. Для гашения резонансных колебаний на стержне могут устанавливаться не одна, а две пружины с разносторонней навивкой.

Направляющие втулки клапанов

Направляющая втулка представляет собой деталь цилиндрической формы. Она снижает трение и обеспечивает ровный и правильный ход стержня. В работе эти детали также подвергаются нагрузкам и воздействию температуры. Поэтому для ее изготовления применяются износостойкие и жаростойкие сплавы. Втулки выпускного и впускного клапанов несколько отличаются друг от друга в связи с разницей в нагрузках.

Как будут работать клапана при неправильно выставленном зазоре

Двигатель работает в жёстком температурном режиме, от высокой температуры металл расширяется. Поэтому, если толкатель плотно прижимается к кулачку распредвала, происходит следующее:

1. При нагреве впускной клапан не сможет герметично прилегать на своё место, и часть воспламенившейся смеси будет выброшена через эту щель.
2. Из-за неплотного прилегания широкой части клапана к блоку нарушается его охлаждение, и он быстрее разрушается. Особенно это касается выпускных клапанов, работающих в более жестких температурных условиях. Впускные охлаждаются поступающей смесью.
3. Нарушается компрессия, мощность заметно падает, износ деталей сильно ускоряется.

То же самое произойдет, если неплотно закрываются выпускные клапана.

Уменьшится зазор может из-за износа фаски на широкой части клапана – «тарелке», да и его «седло» также изнашивается из-за постоянных ударов и высокой температуры. Поэтому «тарелка» постепенно утопает в «седле» немного глубже, а толкатель приближается к кулачку. Конечно, эти величины очень малы – микроны, но всё-таки постепенно начинают сказываться на работе двигателя.

Случается и обратная ситуация, когда зазор слишком велик. Например, неизбежно происходит износ кулачков распредвала и поверхности толкателя. Зазор между ними увеличивается. В итоге нарушается работа двигателя – впускные клапана открываются чуть позже, и смесь не успевает попасть в камеру сгорания в достаточном количестве. От этого мощность двигателя падает, и работает он с шумом – из-за стука распредвала по толкателям. Ситуация усугубляется и более поздним открытием выпускных клапанов, отчего отработанные газы удаляются из цилиндра не полностью.

В любом случае, как только двигатель стал хуже «тянуть», тем более еще и работать с большим шумом, пора отправляться на СТО. Иначе однажды поездка закончится вызовом эвакуатора, а затем заменой некоторых узлов двигателя. Так экономия нескольких сотен рублей и часа времени приводит к длительному и дорогостоящему ремонту.

Лучшие цены и условия на покупку новых авто

Типы конструкций EGR

Хотя принцип работы всех систем одинаков, их конструктивное исполнение отличается большим разнообразием. В любой системе EGR главной деталью является клапан. Отличия состоят в способе управления его работой и, соответственно, составе элементов. Впервые EGR появились на американских автомобилях еще в начале 70-х годов прошлого века. Они были пневмомеханическими, то есть управлялись только разряжением впускного коллектора. Как и любая механическая система, она не отличалась высокой точностью работы. С внедрением электронных систем управления двигателем EGR стали электропневматическими (Euro-2 и -3), а в дальнейшем появились и полностью электронные (Euro-4 и -5).

Клапан EGR может устанавливаться на впускном коллекторе, во всасывающем тракте, или непосредственно на блок дроссельных заслонок. Так как в дизельных двигателях система EGR перепускает большее количество отработанных газов, то и клапаны в таких системах имеют перепускное отверстие большего диаметра по сравнению с бензиновыми. В некоторых дизелях, особенно турбированных, давление на впуске может превышать давление на выпуске, что делает невозможным рециркуляцию выхлопных газов. В таких случаях для создания необходимого пониженного давления во впускной трубопровод устанавливаются регулирующие (вихревые) заслонки.

В пневмомеханических системах клапан удерживается в закрытом состоянии пружиной. При подаче разрежения в вакуумную полость мембрана преодолевает сопротивление пружины и открывает клапан. Выхлопные газы по каналу проходят в задроссельную зону впускного коллектора. Патрубок клапана EGR подключается к впускному коллектору в области дроссельной заслонки. На холостых оборотах и при торможении дроссельная заслонка закрыта, разрежение над заслонкой практически отсутствует, клапан EGR закрыт. При средних нагрузках двигателя дроссельная заслонка приоткрыта, и так как под ней возникает разрежение, то клапан EGR открывается. При полной мощности дроссельная заслонка открыта, разрежение в области дроссельной заслонки слабое, клапан EGR будет закрыт.

EGR с MAP датчикомEGR с DPFE датчикомEGR с датчиком положения клапанаЭлектропневматическая EGREGR с датчиком температуры выхлопных газов

В электропневматических системах EGR работой клапана управляет контроллер двигателя на основании показаний датчиков. В зависимости от того, какой датчик является основным, различают четыре типа систем:

• с датчиком противодавления выхлопных газов;
• с датчиком температуры выхлопных газов;
• с датчиком положения клапана EGR;
• с датчиком давления на впуске МАР (либо датчиком массового расхода воздуха МАF) вместе с датчиком кислорода (лямбда – зондом).

Кроме того, используются и другие датчики системы управления двигателем, например: датчик положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости и др. На разных двигателях состав датчиков может меняться. ЭБУ в нужные моменты подает управляющие сигналы на электроклапан, который подключает или отключает источник разрежения к пневмоклапану EGR, Электроклапан имеет только два положения: открыт и закрыт. В более совершенных системах используется электропневматический преобразователь, который обеспечивает плавное регулирование степени рециркуляции. Для создания разряжения в некоторых конструкциях EGR может использоваться вакуумный насос.

В электронных системах EGR управление клапаном осуществляет непосредственно блок управления двигателем без использования вакуума. Существует две основные конструкции цифровых клапанов EGR: с тремя или двумя разновеликими отверстиями. Отверстия закрываются соленоидами в разных комбинациях. При трех отверстиях можно получить 7 различных уровней рециркуляции, при двух отверстиях – три уровня. Еще более совершенным является клапан, степень открытия которого определяет ЭБУ через шаговый электродвигатель. Таким образом, получается плавное регулирование потока выхлопных газов.

На некоторых двигателях в системе EGR применяется дополнительное охлаждение газов. Для этого клапан рециркуляции включается в штатную систему охлаждения. Такая мера позволяет еще больше снизить выброс оксидов азота.

Последствия неисправной вентиляции картера

Последствия высокого давления в картерном пространстве:

1. Нарушение резиновых уплотнений коленчатого и распределительного вала. Через выдавленные сальники двигатель будет терять масло. Если вовремя не заметить резкое снижение уровня, масляное голодание может привести к износу трущихся пар, провороту вкладышей.
2. Поломка турбины. После смазывания и охлаждения деталей турбокомпрессора масло самотеком должно сливаться в поддон. Если в картерном пространстве будет подпор газов (своеобразная пробка), объем моторного масла, прокачиваемого через турбину, резко снизится. Из-за ухудшения теплоотвода масло начнет коксоваться внутри каналов и на раскаленных трущихся парах. Последствие – задиры на вкладышах и валу турбины, что равнозначно глубокой реставрации либо замене картриджа/турбокомпрессора в сборе.
3. Выдавливание щупа и забрызгивание маслом подкапотного пространства. В некоторых случаях щуп вылетает с такой силой, что оставляет заметную вмятину на капоте. В таком случае только мойкой подкапотного пространства не отделаться.

Роль маслоотделителя

Маслоотделитель, нередко именуемый маслопомойкой, предназначен для улавливания крупных и мелкодисперсных частиц масла. Роль его чрезвычайно важна для правильной работы датчика массового расхода воздуха (ДМРВ). Оседая на стенках впускного тракта, масляный туман очень быстро покрывается пылью. Из-за этого нарушается работа чувствительного элемента расходомера. Блок управления двигателем получает неверные показания о количестве воздуха, поступившего во впускной тракт. Поэтому принудительная вентиляция картера современного двигателя может включать в себя маслоотделители сразу нескольких типов.

Лабиринтный маслоуловитель

При движении газов через лабиринт крупные частицы масла под действием инерционных сил выталкиваются к стенкам маслоотделителя. По сепараторным пластинам масло стекает самотеком в поддон. Схожий по принципу работы маслоуловитель, состоящий из набора пластин, устанавливается в клапанной крышке инжекторных двигателей ВАЗ.

Циклический маслоуловитель

Предназначен для улавливания мелкодисперсных частиц масляной взвеси. При прохождении картерных газов по окружности корпуса маслоотделителя капли масла смещаются наружу, оседая на стенках корпуса маслоуловителя.

Маслоотделитель с фильтрующим элементом

Внутри корпуса устанавливается фильтрующая бумага или стекловолоконный наполнитель. Проходя через фильтр, масло задерживается на стенках фильтрующего элемента, после чего стекает в поддон.

Турбулентность потоков выхлопных газов, движущихся через шланг вентиляции картера двигателя, ухудшает равномерность наполнения цилиндров. Поэтому на многих автомобилях дополнительно установлена успокоительная камера. Помимо замедлителя потока газов, камера выступает еще и в роли дополнительного маслоотделителя.

Как работает обратный клапан

Принцип действия различных видов обратных клапанов

Принцип действия обратного клапана состоит в том, что золотник движется вдоль толкателя (штока) и может занимать для крайних положения в золотниковой камере. Напор воды в прямом направлении сжимает пружину и отжимает тарелки в открытое положение. Вода проходит через затвор. Если же напор падает, пружина прижимает тарелки и зажатую между ними прокладку к седлу и закрывает его.Принцип действия обратного клапана подъемного типа практически такой же, только роль пружины играет масса золотника и сила притяжения.

Символы линий (потоков)

Рабочая, пилотная и сливная линии

Гидравлический шланг, труба или другой трубопровод, которые перемещают масло между компонентами гидравлической системы обозначаются одинарной линией.

Рабочая линия (всасывания, нагнетания и возврата) обозначается сплошной линией.

Пилотная линия обозначается пунктирной линией с длинными чёрточками

Дренажная линия обозначается пунктирной линией с короткими чёрточками

Линии соединения/перехода

Для того, чтобы показать, что две пересекающиеся линии не связаны, мы используем короткую петлю на одной из линий в месте пересечения.

Связь между двумя пересекающимися линиями должна быть обозначена точкой в месте соединения.

Клапан системы охлаждения

#1 w-126

Пользователи
1 920 сообщений
Регистрация 29-Сентябрь 11

• Откуда: Запорожье
• Авто: ВАЗ 2103Т

Не видел здесь инфы о применении данного девайса , а тем временем , уже более двух лет применяется и весьма успешно.Ставится на системы охлаждения , где есть паровая трубка , идущая к расширительному бачку (одна или две) или такая же трубка идущая от двигателя к верхнему бачку радиатора.

На некоторые китайские модели ставится с завода (Черри Фора и т.д.) В итоге — более быстрый прогрев и более качественная работы отопителя салона.

На классику пока не придумал , куда поставить эту фычу.

Заказал именно такие как на фото для установки на Шевроле Вида.Там две паровые трубки .

Но — ставят и более дешевый «аналог» без потери качества работы.Это топливные обратные клапана с ВАЗ 2108

Ставится стрелкой к бачкам.

По сравнительным отзывам , эфект потрясающий.

Сообщение изменено: w-126, 15 Январь 2016 — 00:41.

#2 Emissions

В бой идут одни шатуны

Модераторы
15 702 сообщений
Регистрация 26-Ноябрь 12

• Откуда: Киев
• Авто: 21061, 21083

w-126, а иожно узнать в чем суть? что оно делает как работает и куда совать?

я так понимаю его использовать чисто как ограничитель пропускной способности?

#3 w-126

Пользователи
1 920 сообщений
Регистрация 29-Сентябрь 11

• Откуда: Запорожье
• Авто: ВАЗ 2103Т

https://www.drive2.ru/l/720243/В каком то смысле.Пока двигатель холодный , а соответственно и антифриз , а значит и внутреннее давление ниже допустимого , клапан удерживает антифриз в «малом круге».По мере прогрева , давление открывает клапан и перепускает горячую порцию в расширительный бачек и далее в систему охлаждения.

Я по жизни сталкивался с таким эффектом в виде дефекта забитой паровой трубки , и очень часто это случается на Фольцах Б3 как с бензиновыми так и с дизельными движками.Там трубка сильно провисает и в процессе эксплуатации забивается в самой низкой её части.Там вот там реально быстро прогревается двигатель , отопитель салона и все по причине закупорки этого трубопровода.

Пользователи
6 576 сообщений
Регистрация 07-Июль 10

Пользователи
1 920 сообщений
Регистрация 29-Сентябрь 11

• Откуда: Запорожье
• Авто: ВАЗ 2103Т

Так это и не для жигулей.

Это для нормальных машин.

Пользователи
1 369 сообщений
Регистрация 27-Октябрь 13

#7 alligato

Пользователи
3 231 сообщений
Регистрация 21-Февраль 09

Ну эти приколы применяют в опрыскивателе ветрового ( лобовое ) и заднего стекла, чтоб не ждать пока жидкость дойдёт до форсунок а щётки уже трут по грязному стеклу. Эти клапана в основном применяют от аквариума для рыбок.

Пользователи
2 073 сообщений
Регистрация 22-Май 08

• Откуда: Чернигов
• Авто: Ваз 21213, дача логан 1.5 dci

Это для нормальных машин.

#9 zootechnik

Пользователи
2 523 сообщений
Регистрация 22-Ноябрь 10

• Откуда: Полтава
• Авто: ВАЗ-21011(21013)

жидкость уйдет в расширительный бачек и тю-тю, больше назад не вернется, ибо это обратный клапан и пропускает только в одном направлении.Функцию регулирования давления ОЖ в класике выполняет пробка на радиаторе

Добавлено через 6 минут

Пользователи
3 231 сообщений
Регистрация 21-Февраль 09

#11 w-126

Пользователи
1 920 сообщений
Регистрация 29-Сентябрь 11

• Откуда: Запорожье
• Авто: ВАЗ 2103Т

Написякано не для тебя , а для тех , у кого есть нормальные машины и таких здесь как минимум 50х50.Осваивай жИгули.

Исправил первый пост — было «где есть паровая трубка , идущая к расширительному движку» на » идущая к расширительному бачку«

Еще раз — это не для жигулей, это для систем охлаждения «закрытого» типа ( у жигулей система «открытого » типа)

Сообщение изменено: w-126, 15 Январь 2016 — 00:50.

Источник

Признаки неисправности клапана PCV

Вышеупомянутая пленка мутного или молочного цвета — лишь один из признаков неисправного клапана PCV. Однако это явление также может свидетельствовать о других проблемах. Если в системе есть влага, то замена только одного КПВКГ не решит проблему, вам обязательно необходимо будет заменить масло.

Также специалисты рекомендуют чаще менять масло тем, кто передвигается на короткие дистанции. Из-за частых остановок и небольших расстояний, двигатель часто не достигает рабочей температуры, в результате чего влага в системе может накапливаться и не удаляться системой принудительной вентиляции картерных газов в полном объеме.

Грязное масло и повышенный его расход — также являются признаками плохого клапана PCV. Умирающий клапан может издавать шум похожий на свист. Чтобы понять является ли клапан PCV источником шума, достаточно перекрыть шланг, идущий к клапану и прислушаться изменился ли шум.

В некоторых случаях неисправный КПВКГ может привести к появлению масла на воздушном фильтре. Если вы видите грязное или маслянистое пятно рядом с впускным шлангом клапана, это свидетельствует о его неисправности. Заклинивание этого узла может спровоцировать появление ошибок (коды: P0171 и P0174), а также появление соответствующих индикаторов на панели приборов («ЧЕК» и лампочка давления масла)

Также следует обратить внимание на ошибки лямбда-зонда и ДМРВ, которые могут быть связаны с этим устройством

Если клапан PCV выходит из строя или уже вышел, произойдет увеличение внутреннего давления двигателя, возможно появление черного дыма, а также перебои в работе двигателя.

Если клапан заклинил, вы заметите другие признаки. Заклинивание в открытом состоянии или разрыв шланга — возникнет вакуумная утечка, это будет сопровождаться перебоями в работе двигателя на холостых, ТВС станет «бедной», расход масла увеличится, начнется «масложор».

Заклинивший открытый клапан PCV может также спровоцировать появление ошибки, в том числе и датчиков, о которых я говорил выше (лямбда и ДМРВ). При неправильной диагностике можно заменить вполне рабочие датчики, при этом не решить проблему.

Пружины клапана

Пружина работает в условиях больших нагрузок. Основная её задача заключается в создании надёжной и плотной стыковки клапана и седла. Испытывая нагрузки, пружина может сломаться, зачастую это происходит по причине вхождения её в резонанс. С целью предотвращения этого явления, витки пружины делают с переменным шагом.

Так же можно изготовить коническую или двойную пружину. Двойные пружины обладают дополнительным плюсом, так как наличие двух деталей повышает надёжность механизма и уменьшает общий размер пружин.

Дабы исключить возможность резонанса в двойной пружине, направление витков внутренней и внешней пружин делают разными. Так же это позволяет удержать обломки детали, в случае поломки пружины, осколки задержатся между витками.

Пружины для клапанов изготавливают из проволоки, материал которой — сталь. После придания формы, изделие закаляют и подвергают отпуску. Для повышения прочности, обдувают воздухом с добавлением абразивного материала.

Что бы избежать коррозии, пружины обрабатывают оксидом цинка или кадмия. Концы пружин шлифуют и придают им плоскую форму. Это делается для более эффективной фиксации торцов пружин со специальными неподвижными тарелками в блоке цилиндров. Тарелки изготавливают из стали с низким содержанием углерода, верхнюю тарелку фиксируют на клапане при помощи сухарика.

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

Для работы четырехтактного ДВС требуется как минимум по два клапана на цилиндр — впускной и выпускной. В настоящее время применяются клапаны тарельчатого типа со стержнем. Для улучшения наполнения цилиндра горючей смесью диаметр тарелки впускного клапана делается больше, чем у выпускного. Седла клапанов изготовленные из чугуна или стали, запрессовываются в головку блока цилиндров. При работе двигателя клапаны подвергаются значительным механическим и тепловым нагрузкам, поэтому для их изготовления применяются специальные сплавы. Иногда для улучшения охлаждения клапанов высокофорсированных двигателей применяют клапаны с полым стержнем, который заполняется натрием. Натрий при рабочих температурах плавится и в расплавленном виде перетекает внутри клапана, перенося тепло от более нагретой тарелки клапана к стержню. Для лучшей очистки рабочей фаски от нагара и равномерной теплопередачи иногда применяются различные механизмы для вращения клапана. ГРМ могут быть нижнеклапанными и верхнеклапанными, но в современных двигателях используются только верхнеклапанные ГРМ, когда клапаны располагаются в головке цилиндров. Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью пружины, а открывается при нажатии на стержень клапана. Клапанные пружины должны иметь определенную жесткость для гарантированного закрытия клапана при работе, но жесткость пружины не должна быть чрезмерной, чтобы не увеличивать ударной нагрузки на седло клапана. Иногда для уменьшения возможности резонансных колебаний используются пружины уменьшенной жесткости, но на один клапан устанавливается по две пружины.

При использовании двух пружин они должны быть навиты в разные стороны, чтобы не произошло заклинивания клапана в случае поломки одной из пружин и попадания ее витка между витками другой пружины. Для снижения потерь на трение в ГРМ сейчас широко применяются ролики, размещаемые на рычагах и толкателях привода клапанов.

Рис. Замена трения скольжения трением качения путем применения в клапанном механизме роликов дает возможность уменьшить потери на привод клапанов

При открытии (опускании) впускного клапана через кольцевой проход между тарелкой клапана и седлом проходит топливно-воздушная смесь (или воздух) и заполняет цилиндр. Чем больше будет площадь проходного сечения, тем полнее заполнится цилиндр, а следовательно, и выходные показатели этого цилиндра при рабочем ходе будут выше. Для лучшей очистки цилиндров от продуктов сгорания желательно также увеличить диаметр тарелки выпускного клапана. Размеры тарелок клапанов ограничены размером камеры сгорания, выполненной в головке цилиндров. Лучшее наполнение цилиндров и их очистка обеспечиваются при использовании большего, чем два, числа клапанов на один цилиндр. Встречаются трехклапанные (два впускных и один выпуск ной) системы и пятиклапанные (три впускных и два выпускных) системы.

Рис. Четырехклапанная камера сгорания. Применение газораспределительного механизма с четырьмя клапанами на цилиндр в дизельном двигателе

Впервые четыре клапана на цилиндр были использованы еще 1912 г. на двигателе автомобиля Peugeot Gran Prix. Широкое использование такой схемы на серийных легковых автомобилях началось только в 1970-е гг. Сейчас ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр стали практически стандартными для двигателей европейских и японских легковых автомобилей. Некоторые из двигателей Mercedes имеют по три клапана на цилиндр, два впускных и один выпускной, с двумя свечами зажигания (по одной с каждой стороны от выпускного клапана). Двигатели некоторых автомобилей группы Volksvagen-Audi и ряд японских двигателей используют пять клапанов на цилиндр (три впускных и два выпускных), но при таком числе клапанов значительно усложняется их привод.

Рис. Трехклапанный ГРМ. Компания DaimlerChrysler утверждает, что ГРМ с двумя впускными, одним выпускным и двумя свечами зажигания обеспечивает снижение вредных веществ в отработавших газах

Источник

Из чего изготавливают клапана

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

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

По этим причинам к клапанам предъявляются такие требования:

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

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

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

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

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

ТАК ВОТ ПО КАКИМ ПРИЧИНАМ прогорают КЛАПАНА в ДВИГАТЕЛЕ АВТОМОБИЛЯ….

Watch this video on YouTube

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.

Какие типы клапанов существуют

1. Вентиляционный клапан перекидного типа. Возможна его установка только в вертикальном положении, на том участке, где давление не превышает отметки в 1500 Па и при условии наличия скорости потока до двадцати метров в секунду. Если произойдет поломка основного устройства, начнет функционировать запасное. Возможно использование только при наличии высоких (от трех метров) потолков. В корпусе находится несколько полотен с подшипниками. Открытие производится только при воздействии на него воздушного потока.
2. Вентиляционный клапан воздушного типа. Производит регулирование воздушных потоков, которые полностью блокируются в момент возникновения пожара. Это позволит предотвратить попадание угарного газа внутрь вентиляционной системы, так как в момент возгорания клапан будет автоматически заблокирован. Подобных моделей достаточно много. Устройство будет функционировать вплоть до повышения температурного режима до 80°C.
3. Вентиляционный клапан обратного типа. Тип сечения может использоваться квадратный или круглый. Такое устройство позволит прекратить циркуляцию воздушных масс в системе при условии, что вентилятор функционировать не будет. При этом клапан может устанавливаться в горизонтальном положении и вертикальном. На осях расположены несколько рядов лопаток, что является специфической особенностью моделей данного типа.