Клапан двигателя. Назначение, устройство, конструкция

Устройство автомобиля для начинающих, устройство и ремонт автомобиля, как ремонтировать автомобиль самому, советы автомобилистам, устройство двигателя

Содержание

Назначение и особенности устройства

Назначение клапана, открывать и закрывать отверстия в головке блока цилиндров для выпуска отработанных газов либо впуска новой рабочей смеси. К основным элементам детали относятся головка и стержень. Переход от стержня к головке служит для плавного отвода газов, чем он плавней, тем лучше будет наполнение, либо очистка камеры сгорания.

Отработанные газы, выходя из камеры сгорания, создают сильное избыточное давление, а чем меньше площадь тарелки клапана, тем меньшие нагрузки он испытывает, вот почему выпускной клапан двигателя делается меньшего диаметра, а требования к нему выше. Так, при работе, головка выпускного клапана нагревается до 800-900.°С на бензиновых двигателях и до 500-700°С на дизельных моторах, впускной, нагревается до 300°С.

Именно по этим причинам при изготовлении выпускных клапанов нужны сплавы и материалы, обладающие повышенной жаропрочностью и содержащие большое количество легирующих присадок. Клапана делают из 2-х частей: головку из жаростойкого материала, стержень из углеродистой стали. Для изготовления клапана ДВС эти заготовки сваривают и шлифуют.

Выпускные клапана, в месте контакта с цилиндром, покрывают твёрдым сплавом. Толщина сплава порядка 1,5-2,5 мм. Такое покрытие позволяет избежать коррозии.

По причине меньших нагрузок при изготовлении впускных клапанов используют хромистые или хромоникелевые стали со средним содержанием углерода. При вводе рабочей жидкости в камеру сгорания, топливо отводит часть температуры от клапана и его составляющих, из-за чего температурные перепады у него ниже.

На эффективность работы клапана большое влияние оказывает его форма. Чем более она обтекаемая, тем выше скорость входящего или выходящего заряда смеси. Чаще всего головку клапана делают плоской, для облегчения изготовления детали, удешевления её производства и сохранения жёсткости.

Однако, в двигателях, испытывающих повышенные нагрузки, например, форсированных, в связи со спецификой самого двигателя применяют впускные клапана с вогнутыми головками. Такое устройство уменьшает массу детали и инерционную силу, возникающую при работе.

Стыковка клапана с седлом осуществляется по тонкому ободку на поверхности головки цилиндров — фаске. Стандартный угол наклона фаски впускных клапанов составляет 45°, у выпускных 45° или 30°. При изготовлении головок цилиндра фаски шлифуют, а затем, при установке клапана, каждый притирают к седлу. Ширина ободка должна быть не менее 0,8мм.

Работа клапанов двигателя

Ободок не должен прерываться по всему периметру окружности тарелки клапана. Сочленение между клапаном и седлом нужно уплотнить наверняка, вот зачем угол фаски клапана, по наружной стороне фаски, делают меньше угла седла на 0,5-1°.

В некоторых двигателях, для большей сохранности изделия, применяют устройство принудительного вращения клапана. В процессе работы на фасках откладывается нагар, нарушается уплотнение, появляются механические повреждения, это резко снижает эффективность работы мотора. Проворачиваясь, клапан ДВС распределяет нагрузку равномерно по всей поверхности фаски и принудительно очищает ее.

После фаски головки, у клапана имеется специальный поясок, в виде цилиндра. Эта конструктивная особенность позволяет уберечь его от перегрева и обгорания, а так же делает головку более жёсткой. Кроме того, при притирке, диаметр клапана остаётся прежним.

Пружинное стопорное кольцо предотвращает падение клапана в камеру сгорания двигателя, в случае, если элементы крепления хвостовика поломаются.

При соприкосновении с кулачком распределительного вала, или коромыслом, торцы клапана подвергаются большим нагрузкам. Поэтому для предания им жёсткости и износостойкости, их закаливают, или надевают на них специальные колпачки из высокопрочных сплавов.

Впускные клапана снабжают специальными резиновыми маслосъёмными колпачками, для предотвращения попадания через зазор масла в камеру сгорания в период такта впуска.

Выпускные клапана, работая в экстремальных температурных режимах, могут заклинить в отверстии направляющей втулки. Что бы этого не произошло, их стержни делают меньшего диаметра вблизи головки, по сравнению с поверхностью на остальной длине.

Сухарики, удерживающие клапанные пружины, держатся за сам клапан при помощи крепления, обеспеченного выточками.

Диаметр стержня выпускных клапанов больше диаметра стержня впускных, головка клапана — меньше. Такой конструктивный приём позволяет отвести от клапана больше тепла и понизить его температуру. Однако этот приём увеличивает сопротивление потока газов, делая очистку камеры сгорания менее эффективной. При расчётах, этот параметр сложно узнать, поэтому им пренебрегают, считая давление при выпуске большим, чем давление при впуске, что компенсирует недостаток с лихвой.

Для увеличения эффекта охлаждения выпускного клапана внутри его делают пустотелым. Пустое пространство заполняют металлом с низкой температурой плавления, обычно жидким натрием. Нагреваясь от головки клапана, пары жидкого натрия поднимаются в верхнюю, боле холодную часть, забирая большую часть тепла с собой. Там они соприкасаются с менее нагретой частью стержня и отдают тепло ей.

Клапаны двигателя

Натрий из клапанов. Все что вы хотели знать, но боялись спросить

Вы используете Internet Explorer устаревшей и не поддерживаемой более версии. Чтобы не было проблем с отображением сайтов или форумов обновите его до версии 7.0 или более новой. Ещё лучше — поставьте браузер Opera или Mozilla Firefox.

thumb_up.gif

thumb_down.gif

edit-16.png

4949.jpg

lenivec

аксакал

Фотографии этапов получения натрия из зиловских выпускных клапанов.
Эти клапаны вместе с двигателями привозят в металлолом. Иногда бу клапаны привозят отдельно от двигателей. Не перепутайте их с впускными. Впускные БОЛЬШЕ по диаметру тарелки.

Все этапы получения необходимо осуществлять в защитных очках (лучше полнолицевой маске) и рабочей одежде, т.к. даже маленький кусочек натрия дает при окислении достаточное к-во щелочи для тяжелого повреждения глаза или образования маленькой дырочки в одежде. И вообще помнить о том, что возня с расплавленным натрием — мероприятие повышенной опасности, соответсвенно выбирая место для мероприятия.

Первый этап — нагревание клапанов до 130-180 градусов с целью расплавить натрий. После прогревания клапаны переворачиваюся тарелкой вниз и охлаждаются. Это делается с целью возможно полного перемещения натрия в полость тарелки.

Второй этап — вскрытие полости клапана углошлифмашиной («болгаркой»). Необходимо «допилиться» до полости в двух точках — в середине шейки клапана (начало полости) и ближе к тарелке. Полностью отрезать шейку излишне, надо лишь пропилить стенку. На этой стадии налипший к стенкам полости натрий воспламеняется в месте реза и образующиеся мелкие крупинки окиси разбрасываются вращающимся кругом по сторонам (берегите глаза и одежду!). После окончания резки горение самостоятельно прекращается при остывании зоны реза.

Третий этап — обламывание шейки клапана. Шейку нужно обламывать посередине (по верхнему надрезу). Сталь клапана азотирована, закалена и в результате весьма хрупка. Надо положить клапан на две точки опоры (ближе к концам) и несильным ударом молотком в область надреза посередине обломить шейку.

Четвертый этап — собственно выплавление и выбивание натрия.
Обломанные клапаны в положении вверх отверстием осторожно нагреваются до 150-160 градусов для полного расплавления натрия. Затем по одному быстро берутся плоскогубцами и жидкий натрий выбивается сильными ударами зажатого в плоскогубцы с перевернутым клапаном о твердый тяжелый предмет в подставленную емкость с машинным маслом. Вылетающий натрий часто загорается. В масле горение сразу прекращается, но нужно быть психологически готовым к попаданию достаточно большого кусочка горящего натрия куда либо помимо емкости с маслом. И соответственно выбирать для мероприятия такое место, где кусочки горящего натрия не будут представлять опасности и не смогут нанести материальный ущерб.

Из 6 клапанов добыто 6-7 граммов натрия.
На фото — исходные клапаны, надпиленные клапаны, клапаны с обломанной шейкой и выбитый в семисотграмовую банку с небольшим к-вом машинного масла натрий.

Источник

Что это такое

Во время работы двигателя внутреннего сгорания в камере образуется большое давление. Часть выхлопных газов «прорывается» в зазоре между поршнем и стенкой цилиндра. Они попадают в картер двигателя.

Многие возразят. На поршнях есть компрессионные и маслосъемные кольца, которые должны препятствовать этому. Но зазоры все равно существуют. По мере износа поршневой группы это расстояние увеличивается. Особенно это сильно проявляется у автомобилей с пробегом.

Кроме выхлопа в картер могут попасть пары бензина или само топливо, если дает сбой топливная система или зажигание. Вентиляция картерных газов служит для выведения продуктов сгорания топливно-воздушной смеси.

Что такое система вентиляции картерных газов на атмосферном моторе

Что такое система вентиляции картерных газов на атмосферном моторе

Британка нашла на Багамах титановый шар с русскими надписями

На Багамских островах туристка из Британии Манон Кларк обнаружила титановый шар с надписью на русском языке. Об этом пишет The Independent.

Клапан двигателя. Назначение, устройство, конструкция
Donbasstoday.ru2 марта в 02:19

Строительство «Северного потока-2» официально продлено до сентября

Работы по укладке «Северного потока-2» планируется завершить до конца сентября 2021 года, сообщают информагентства со ссылкой на оператора проекта Nord Stream 2. Reuters пишет, что сроки продлены до 21 сентября.

Клапан двигателя. Назначение, устройство, конструкция
Деловая газета Капитал16:35

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.

Клапан двигателя. Назначение, устройство, конструкция

Рис.3 Пример компоновки: 4 клапана на цилиндр

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.

Турецкий генерал погиб при крушении военного вертолета на востоке Турции

Командующий 8 корпуса «Элязыг» турецких сухопутных сил генерал-лейтенант Осман Эрбаш погиб при крушении военного вертолета на востоке Турции.

Donbasstoday.ru21:15

Втулки клапанов и их направляющие

Отвод тепла от стержня клапана и его перемещение в возвратно поступательной плоскости обеспечивают направляющие втулки. В процессе работы сами втулки подвергаются воздействию высоких температур, омываясь горячими отработанными газами. При возвратно поступательном движении клапана между ним и поверхностью втулки возникает трение. Если смазки поступает не достаточно, то трение идёт практически на сухую.

Именно по этой причине к материалу втулок применяют ряд требований, таких, как: стойкость к износу, высоким температурам, трению. Некоторые составы чугуна, алюминиевая бронза, керамика обладают всеми свойствами, необходимыми для создания детали, удовлетворяющей таким требованиям.

Для впускных клапанов, в связи с разницей в температуре нагрева, зазоры между направляющей втулкой и стержнем делаются меньше. Нижнюю часть втулки делают под конус для предотвращения заклинивания клапана.

Направляющие втулки клапанов

Найдены новые блокирующие коронавирус препараты

Ученые Боннского университета в Германии нашли два семейства активных веществ, которые могут блокировать размножение коронавируса SARS-CoV-2.

Lenta.ru21:49

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.

фото 4Газораспределительный 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.

фото 5Снятие 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.

Страны ОПЕК решили сохранить добычу нефти в апреле на нынешнем уровне

Переговоры стран ОПЕК+ завершились, по общему решению все страны, за исключением России и Казахстана, сохранят уровень добычи нефти в апреле на прежнем уровне, сообщил ТАСС источник в ОПЕК.

Серебряный Дождь21:40

Хетчбэк Toyota Yaris стал лучшим автомобилем 2021 года в Европе

В Женеве объявили победителя конкурса «Европейский автомобиль года». Лучшим стал хетчбэк Toyota Yaris, набравший 266 баллов.

Новости NTD2 марта в 15:02

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.

Машина для убийства. Ученые реконструировали череп древнего хищника

Тщательно реконструировав череп антеозавра в цифровом виде с использованием рентгеновских изображений и трехмерных реконструкций, группа исследователей изучила внутренние структуры черепа и обнаружила, что специфические характеристики его мозга и органов равновесия были развиты таким образом, что он был очень быстрым.

Новое Время (НВ)вчера в 00:22

Обновление игры GTA 5 для новых консолей ожидается в 2021 году

Генеральный директор издательства Take-Two Штраус Зельник рассказал о скором обновлении популярнейшей игры GTA 5 для нового поколения консолей.

МонаВиста22:40

Зеленський ввів у дію рішення РНБО щодо подвійного громадянства

Президент Володимир Зеленський увів у дію рішення РНБО щодо подвійного громадянства в українців.

Газета.ua21:17
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...