Выпускной клапан

В момент открытия выпускного клапана из камеры сгорания удаляются отработавшие газы

Двигатель

Выпускной клапан — элемент газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания. Обеспечивает выпуск отработавших газов из камеры сгорания.

Камера сгорания должна быть герметичной в момент, когда в ней вспыхивает топливо. После того как энергия вспышки израсходована, из камеры необходимо удалить отработавшие газы, заполнить ее воздухом и бензином, и подготовить к новой вспышке. Для удаления выхлопных газов в головке блока цилиндров установлены тарельчатые клапана, обеспечивающие надежную герметизацию камеры сгорания в момент, когда они закрыты. 

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.

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.

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.

Способы защиты от перегрева

Чтобы противостоять эрозии от перегрева выпускные клапаны изготавливаются из жаростойкой стали (хромникельвольфраммолибденовая сталь).

При замене разрушенного клапана притирка к седлу — абсолютно обязательна. Если клапан не притереть, его придется менять снова, и очень скоро

Основа сплава, из которого производятся выпускные клапана — никель. Этот металл повышает сопротивляемость клапана к механическому износу. Поскольку выпускной клапан подвергается большей термической нагрузке, чем впускной, он имеет другую структуру. Стержень выпускного клапана делается полым. Внутренняя полость заполняется металлическим натрием. Это необходимо для улучшения теплообмена.

Современные технологии дают возможность дополнительно защитить выпускные клапаны от агрессивного воздействия.

Самый универсальный способ — плазменно-порошковая наплавка. Кроме этого, существуют методы лазерного легирования и наплавки токами высокой частоты. Эти методы защиты увеличивают стоимость детали, но существенно продлевают срок ее службы.

Клапаны двигателя

Клапаны двигателя

Назначение клапана — открывать или закрывать впускное или выпускное отверстие, расположенное в головке цилиндров (верхнеклапаннкй механизм) или в блоке цилиндров (нижнеклапанный механизм). Основными частями клапана являются головка и стержень.

Клапан должен надежно изолировать цилиндр во время тактов сжатия и рабочего хода от впускного или выпускного трубопровода г оказывать в открытом положении возможно меньшее сопротивление движению газов. Плавный переход от головки клапана к его стержня: уменьшает сопротивление при обтекании клапана газами.

Клапан, как и другие детали газораспределительного механизма (штанга и толкатель), должен быть легким, чтобы при возвратно-по-ступательном движении его не возникали большие силы инерции.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Для того чтобы клапан плотно прилегал к седлу, на нижней стороне головки клапана снимают фаску под углом 45° (реже под углом 30°), которую шлифуют.

Наибольшее распространение на автомобильных двигателях получили клапаны с плоской или тюльпанообразной головкой. Клапаны с плоской головкой отличаются меньшей массой и меньшей поверхностью нагрева.

Хорошая обтекаемость клапана газами достигается при тюльпанообразной головке, имеющей очень плавный переход от головки к стержню. Особенно большое значение это имеет для впускных клапанов, которые часто делают с тюльпанообразной головкой (двигатели М-21, ГАЗ-13), обеспечивающей наилучшее наполнение цилиндра горючей смесью.

Головки впускного и выпускного клапанов могут иметь как одинаковые диаметры, так и разные. Обычно головка впускного клапана делается большего диаметра для улучшения наполнения цилиндра. Диаметр головки впускного клапана ограничивается размерами и конструкциеп камеры сгорания, а также диаметром выпускного клапана, который должен обусловливать достаточно полную очистку цилиндра. В качестве примера можно привести размеры клапанов двигателя FA3-53A, у которого диаметр головки впускного клапана равен 47 мм, а выпускного — 36 мм. У двигателя ЯМЗ-236 диаметр впускного клапана равен 61,5 мм, а выпускного — 48 мм.

Рис. 1. Клапаны:
а — с плоской головкой; б — с тюльпанообразной головкой; 1 — головка клапана; 2 — стержень

Иногда на головке клапана делают прорезь, используемую для притирки клапана к седлу.

При работе двигателя температура выпускного клапана достигает 800—900 °С, а впускного 300—400 °С, так как он периодически при тактах впуска охлаждается относительно холодным зарядом горючей смеси или воздуха. Клапаны подвергаются действию высоких температур и разъедающему влиянию газов. Поэтому материал, применяемый для их изготовления, не должен ухудшать механических свойств при высокой температуре и должен хорошо противостоять коррозии и истиранию. Этим требованиям удовлетворяет легированная сталь. В связи с тем, что выпускные клапаны подвержены действию более высокой температуры, чем впускные, для их изготовления применяют жаростойкую хромокремнистую сталь (силь-хром). Впускные клапаны изготовляют из хромоникелевой стали.

Клапаны дизелей ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206 состоят из двух сваренных частей: стержня из хромоникелевой стали и головки из жаростойкой стали.

Если клапаны имеют головки одинакового диаметра, то на них выбивают метки, например, ВП (впускной) и ВЫП (выпускной).

Отработавшие газы вызывают коррозию и повышенный износ седел выпускных клапанов, поэтому их делают вставными из специального жаростойкого чугуна.

Если двигатель имеет газораспределительный механизм с верхними клапанами и головку цилиндров, отлитую из алюминиевого сплава, то под все клапаны в головку цилиндров запрессовывают седла из жаростойкого чугуна (двигатели М-21, ГАЗ-53А, ЗИЛ-130).

Стержень клапана перемещается в направляющей втулке, изготовленной из чугуна и запрессованной в блок цилиндров (двигатель ГАЗ-51А) или в головку цилиндров (двигатели М-21, ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и др.). Втулка обеспечивает посадку клапана на седло без перекоса.

В двигателях М-21, ГАЗ-53А и ЗИЛ-130 направляющие втулки сделаны из металлокерамики, т. е. спрессованного и спеченного порошка, состоящего из меди, графита и железа. Металлокерамические втулки обладают хорошими антифрикционными свойствами. На наружной поверхности втулки сделана выточка под стопорное кольцо, которое удерживает ее от возможного осевого смещения.

Рис. 2. Механизм вращения выпускного клапана двигателя ЗИЛ-130:
1 — выпускной клапан; 2 — корпус механизма; 3 — шарик; 4 — опорная шайба; 5 — замочное кольцо; 6 — пружина клапана; 7 — тарелка пружины; 8 — сухарь; У — дисковая пружина; 10 — возвратная пружина; 11 — металлический натрий; 12 — направляющая втулка; 13 — седло клапана; 14 — жаростойкая наплавка; 15 — заглушка; 16 — головка цилиндров

На конце стержня клапана имеется выточка для соединения его с пружиной при помощи сухарей и тарелки. Пружина клапана обеспечивает плотную посадку клапана на седло и прижимает толкатель к кулачку распределительного вала во время работы двигателя. Пружина постоянно находится в сжатом состоянии: один конец ее упирается в опорную шайбу, а другой — в надетую на стержень клапана тарелку (двигатели М-21, ГАЗ-БЗА и ЗИЛ-130). Пружина 6 имеет постоянный шаг витков.

Иногда на клапан ставят не одну пружину, а две с разным направлением навивки, чтобы пружины не заклинивались. При наличии двух пружин уменьшается их длина и повышается надежность работы клапана, так как при поломке одной пружины клапан будет удерживаться другой (двигатели МЗМА-408, ЗИЛ-111 и ЯМЭ-236).

У нижнеклапанного двигателя ГАЗ-51А пружина имеет переменный шаг, что предотвращает вибрацию клапана при больших числах оборотов коленчатого вала. Конец пружины с меньшим шагом должен быть обращен к головке цилиндров.

В соединение клапана с пружиной при помощи сухарей и тарелки введена коническая втулка, которая плотно охватывает сухари. Тарелка опирается на торец конической втулки, а во фланец тарелки упирается пружина. Такое соединение клапана с пружиной уменьшает силы трения между ними и позволяет клапану поворачиваться во время работы двигателя. Вследствие этого значительно увеличивается срок службы клапана, его седла и направляющей втулки, так как уменьшается односторонний износ этих деталей.

На стержень клапана надевают колпачок из маслостойкой резины, благодаря чему устраняется подсос масла (при тактах впуска) в цилиндр двигателя через зазор между стержнем клапана и втулкой. У нижнеклапанного двигателя таких колпачков не ставят, так как стержень клапана находится в других условиях в отношении смазки и вероятность подсоса масла в цилиндр очень мала.

Выпускной клапан двигателя ЗИЛ-130 имеет на головке жаростойкую наплавку на посадочной фаске, несмотря на то, что клапан изготовлен из жаростойкой стали. В стержне выпускного клапана просверлено глухое отверстие, наполненное примерно на одну треть металлическим натрием (двигатели ЗИЛ-130 и TA3-53A) и закрытое снизу заглушкой. Во время работы двигателя находящийся в стержне натрий плавится (температура плавления натрия 98 °С) и превращается в жидкость. При возвратно-поступательном движении клапана в направляющей втулке натрий перемещается, омывает головку и отводит от нее тепло к стержню.

Выпускной клапан двигателя ЗИЛ-130 во время работы принудительно поворачивается специальным механизмом, корпус которого помещается в гнезде головки цилиндров.

В корпусе 2 по окружности расположено пять наклонных углублений для шариков с возвратными пружинами. На верхнюю часть корпуса надеты с зазором дисковая пружина и опорная шайба. Пружина клапана одним концом опирается на тарелку, а другим — на опорную шайбу.

Если клапан закрыт, то усилие пружины через шайбу передается дисковой пружине, под которой находятся пять шариков. Внутренняя кромка дисковой пружины опирается на заплечики корпуса, а на ее наружную кромку воздействует клапанная пружина. При открытии клапана пружина сжимается, и усилие, передаваемое на опорную шайбу и дисковую пружину, возрастает. В результате этого дисковая пружина распрямляется и между внутренней кромкой ее и заплечиками корпуса появляется зазор. После выпрямления дисковой пружины на шарики передается усилие двух пружин. Шарики, перекатываясь по наклонным углублениям корпуса, сжимают возвратные пружины и в то же время (вследствие наличия трения) поворачивают дисковую пружину вместе с опорной шайбой, которая, в свою очередь, вызывает поворот клапанной пружины одновременно с клапаном.

Во время закрытия клапана пружина разжимается, усилие ее уменьшается и прогиб дисковой пружины возрастает. Дисковая прутжина внутренней кромкой снова опирается на заплечики корпуса и освобождает шарики, возвращающиеся в исходное положение под действием возвратных пружин.

Как работают клапаны в двигателе?

Содержание

Переключатель

Принцип работы клапанов в двигателе . Клапаны двигателя представляют собой механические компоненты, которые позволяют или ограничивают поток жидкости или газа в цилиндры или камеры сгорания и из них во время работы двигателя. Они функционируют аналогично многим другим типам клапанов в том, что они блокируют или пропускают поток, но они представляют собой чисто механические устройства, которые взаимодействуют с другими компонентами двигателя, такими как коромысла, для открытия и закрытия в точной последовательности и времени.

Какова функция клапанов в двигателе?

В головке блока цилиндров находятся клапаны двигателя. Основной функцией клапана двигателя является подача воздуха в цилиндр и из него. Воздух используется для воспламенения топлива, которое толкает поршни вверх и вниз.

Клапаны двигателя подразделяются на два типа: впускные клапаны и выпускные клапаны. Конечно, впускной клапан позволяет воздуху поступать, а выпускной клапан позволяет воздуху выходить. Чем больше воздуха вы забираете и выпускаете из двигателя, тем эффективнее он будет генерировать больше мощности. Вот почему клапаны двигателя так важны для работы двигателя.

Поршень в цилиндре движется вверх и вниз. Клапаны расположены в верхней части хода поршня. В зависимости от производителя количество клапанов варьируется. Поскольку поршень находится в нижней части цилиндра, впускной клапан открывается, чтобы впустить воздух в цилиндр, а затем закрывается, чтобы сделать цилиндр герметичным для установления сжатия. Выпускной клапан открывается после того, как поршень завершит такты сжатия и зажигания. Затем он выключается. Однако вам может быть интересно, как клапан открывается и закрывается. Распределительный вал — это вал, который приводит в движение все клапаны. Чтобы увидеть больше информации о распределительном валу, посетите здесь.

Различные детали клапана двигателя

Из-за хлопкового движения вверх и вниз большинство клапанов двигателя имеют тарельчатую конструкцию с головкой клапана конического профиля, которая прилегает к обработанному седлу клапана для закрытия прохождение жидкостей или газов. Из-за уникальной формы головки клапана они также известны как грибовидные клапаны. Номенклатура различных частей типичного клапана двигателя показана на следующем рисунке.

Различные части клапана двигателя (Каталог: thomasnet.com )

Шток клапана и головка клапана являются двумя наиболее важными компонентами. Головка имеет скругление, ведущее к поверхности седла, которое обработано под углом, чтобы согласовать обработку седла клапана, с которым оно будет согласовано. Уплотнение клапана от давления сгорания обеспечивается прилеганием торца клапана к седлу клапана.

Создавая усилие для перемещения штока, противодействующее посадочному давлению, создаваемому пружиной клапана, шток клапана соединяет клапан с механическими механизмами в двигателе, которые приводят клапан в действие. Пружина удерживается на месте фиксирующей канавкой, а клапан приводится в действие коромыслом, толкателем или толкателем, постоянно контактирующим с кончиком штока клапана.

Принцип работы клапана двигателя

Следующие шаги представляют собой рабочий процесс клапана двигателя:

• Коленчатый вал двигателя изначально получает мощность.
• Распределительный вал двигателя приводится в движение коленчатым валом.
• Во время такта всасывания двигателя распределительный вал перемещается, толкая впускной клапан вниз.
• Благодаря силе пружины распределительный вал позволяет впускному клапану закрываться, когда поршень следует за тактом сжатия.
• После такта сжатия поршень переходит в рабочий такт, когда оба клапана закрыты.
• После рабочего такта двигателя происходит такт выпуска, при котором распределительный вал толкает и открывает выпускной клапан.
• Поршень выталкивает выхлопные газы, и цикл продолжается.

Диаграмма фаз газораспределения

Диаграмма фаз газораспределения представляет собой схему, на которой показано правильное время открытия и закрытия выпускных и впускных клапанов. Движение поршня внутри цилиндра изображается на диаграмме фаз газораспределения.

Вершина окружностей, или 90 градусов относительно оси x, называется верхней мертвой точкой или ВМТ на диаграмме фаз газораспределения. Нижняя мертвая точка, или НМТ, представлена ​​270 градусами по оси x.

Идеальная или теоретическая диаграмма фаз газораспределения

Идеальная диаграмма фаз газораспределения показывает, как синхронизация фаз газораспределения должна соответствовать движению поршня.

Идеальная или теоретическая диаграмма фаз газораспределения (ссылка: themechanicalengineering.com )

• При приближении поршня к верхней мертвой точке открывается впускной клапан (IVO).
• При приближении поршня к нижней мертвой точке впускной клапан закрывается (IVC).
• Затем поршень переходит к такту сжатия, при котором происходит сжатие и сжигание топлива.
• После расширения или рабочего такта бензин сгорает, толкая поршень обратно в нижнюю мертвую точку.
• Выпускной клапан открывается, когда поршень приближается к нижней мертвой точке (EVO).
• Поршень теперь движется к такту выпуска, выталкивая выхлопные газы через выпускной клапан.
• Выпускной клапан закрывается, когда поршень достигает верхней мертвой точки после такта выпуска (EVC).

Фактическая диаграмма фаз газораспределения для 4-тактного бензинового двигателя

Идеальная или теоретическая диаграмма фаз газораспределения отличается от реальной диаграммы фаз газораспределения и состоит из следующих шагов:

1. Ход всасывания
2. Такт сжатия
3. Рабочий ход и
4. Перекрытие

Диаграмма фаз газораспределения для 4-тактного бензинового двигателя (Ссылка: themechanicalengineering. com )

Далее описаны различные этапы.

Такт всасывания

Когда давление внутри цилиндра падает ниже атмосферного, такт всасывания начинается примерно за 15 градусов до верхней мертвой точки в четырехтактном бензиновом двигателе. Идеальный такт всасывания завершается, когда поршень достигает нижней мертвой точки. Однако, даже когда поршень начинает двигаться выше, впускной клапан в этой ситуации остается открытым примерно на 30 градусов. После НМТ впускной клапан закрывается на 30 градусов. В результате реальный ход всасывания длиннее идеального.

Такт сжатия

После НМТ такт сжатия начинается с 30 градусов и продолжается до ВМТ, когда топливо сжигается с помощью свечи зажигания. Фактический такт сжатия отличается от идеального такта сжатия на 30 градусов. Оба клапана остаются закрытыми во время этого хода.

Такт расширения

В четырехтактном двигателе такт расширения или рабочий такт является единственным рабочим тактом. Поршень прижимается сгоранием топлива, что способствует движению маховика. Впускной и выпускной клапаны закрыты во время такта расширения. Примерно за 50 градусов до НМТ такт расширения останавливается.

Такт выпуска

В четырехтактном бензиновом двигателе такт выпуска начинается примерно за 50 градусов до НМТ, когда выпускной клапан открыт, и заканчивается за 20 градусов после ВМТ, когда выпускной клапан закрыт. Во время этого хода поршень выталкивает выхлопные газы из выпускного клапана.

Перекрытие

Впускной и выпускной клапаны открыты в диапазоне от 40 до 45 градусов. Это называется перекрытием. И такты всасывания, и такты выпуска делят это время. При перекрытии топливо и выхлопные газы внутри цилиндра выталкиваются из цилиндра через выпускной клапан. Это способствует лучшей очистке цилиндра, что необходимо для защиты внутренних стенок цилиндра от нагара.

Типы клапанов двигателя

Помимо клапанов двигателя, классифицируемых по функциям (впускные и выпускные), существуют различные типы клапанов двигателя в зависимости от конструкции и материалов. Ниже приведены наиболее распространенные типы клапанов двигателя:

• Монометаллические клапаны двигателя
• Биметаллические клапаны двигателя
• Полые клапаны двигателя

Монометаллические клапаны двигателя изготовлены из одного материала, который используется для изготовления как штока клапана, так и головки клапана. Эти клапаны двигателя обладают высокой термостойкостью, а также отличными антифрикционными свойствами.

Биметаллические клапаны двигателя, также называемые биметаллическими клапанами двигателя, изготавливаются путем сварки трением двух различных материалов, чтобы получить клапан с аустенитной сталью на головке клапана и мартенситной сталью на штоке клапана. Аустенитная сталь на головке клапана обеспечивает стойкость к высоким температурам и коррозионную стойкость, а мартенситная сталь на штоке клапана обеспечивает высокую прочность на растяжение и стойкость к абразивному износу.

Полые клапаны двигателя представляют собой тип биметаллического клапана с полой камерой, заполненной натрием. По мере повышения температуры клапана натрий сжижается и циркулирует за счет движения клапана, что помогает рассеивать тепло от более горячей головки клапана. Поскольку мартенситный материал штока проводит тепло лучше, чем аустенитный материал головки, полая форма обеспечивает большую передачу тепла через шток, чем цельные клапаны. Полые клапаны особенно хорошо адаптированы к современным двигателям, которые требуют большей мощности от двигателей меньшего размера, более плотных конструкций с более высокими температурами выхлопных газов, чем могут выдерживать сплошные клапаны.

Повышению температуры выхлопных газов способствуют несколько факторов, в том числе:

• Цель уменьшить выбросы парниковых газов за счет использования метода сжигания обедненной смеси
• Более высокая степень сжатия и более высокое давление сгорания в конструкции двигателя обеспечивают большую эффективность.
• Конструкция со встроенным коллектором с поддержкой турбонагнетателя для повышения производительности двигателя по сравнению с двигателями меньшего размера

На выбор предлагаются клапаны двигателей различных конструкций. Манжетные клапаны состоят из трубки или втулки, которая находится между стенкой цилиндра и поршнем, и они скользят или вращаются, как и другие клапаны двигателя, благодаря распределительному валу. Движение клапана втулки позволяет отверстиям, прорезанным во втулке, совпадать с аналогичными отверстиями в стенке цилиндра в определенные моменты цикла двигателя, действуя как основной впускной и выпускной клапан двигателя без осложнений, связанных с коромыслами и толкателями.

Различные типы клапанов двигателя (Ссылка: kishanauto.com )

Материалы клапанов двигателя

Клапаны двигателя являются одним из наиболее нагруженных компонентов двигателей внутреннего сгорания. Клапаны двигателя должны выдерживать многократное и продолжительное воздействие высоких температур, высокого давления из камеры сгорания, механических напряжений и нагрузок от динамики двигателя для обеспечения надежной работы двигателя.

Из-за охлаждающего эффекта поступающей воздушно-топливной смеси, протекающей через впускной клапан во время цикла впуска, впускные клапаны двигателей внутреннего сгорания подвергаются меньшей термической нагрузке. С другой стороны, выпускные клапаны подвергаются более высоким термическим нагрузкам из-за их расположения на пути выхлопных газов во время выхлопного цикла двигателя. Кроме того, поскольку выпускной клапан открыт и не соприкасается с головкой цилиндра во время цикла выпуска, меньшая тепловая масса поверхности сгорания и головки клапана имеет более высокий потенциал для быстрого изменения температуры.

Из-за более низких рабочих температур впускные клапаны обычно изготавливаются из таких материалов, как хром, никель или вольфрамовая сталь. Более термостойкие металлы, такие как нихром, кремний-хром или кобальт-хромовые сплавы, могут использоваться в выпускных клапанах для более высоких температур.

Поверхности клапанов, подвергающиеся воздействию высоких температур, иногда усиливают путем приваривания стеллита, сплава кобальта и хрома, к поверхности клапана.

Нержавеющая сталь, титан и сплавы Tribaloy® входят в число других материалов, используемых для изготовления клапанов двигателя.

Покрытия и обработка поверхности также могут использоваться для улучшения механических свойств и характеристик износа клапанов двигателя. Хромирование, нитридное покрытие, фосфатирование и вихревая обработка являются примерами этого.

Часто задаваемые вопросы о клапанах двигателя

• Какие бывают типы клапанов двигателя?

Ниже приведены три типа клапанов двигателя: Клапан с тарельчатым клапаном. Клапан на втулке Клапан с поворотным действием.

• Как называется клапан в двигателе?

Клапаны расположены в головке двигателя и отвечают за подачу воздуха и/или топлива в цилиндры для сгорания (впускные клапаны) и за выпуск выхлопных газов из цилиндров (выпускные клапаны).

• Что вызывает повреждение клапана двигателя?

Прогоревшие клапаны могут быть вызваны множеством факторов, но одной из наиболее распространенных является неспособность устранить протекающие уплотнения и направляющие, а также другие проблемы с компрессией. Когда эти проблемы сочетаются с неисправностью системы охлаждения или EGR (рециркуляции отработавших газов), очень вероятно, что клапаны будут сожжены.

• Сколько стоит замена автомобильного клапана?

Определите, сколько вы должны заплатить за ремонт вашего автомобиля. Регулировка клапана стоит в среднем от 246 до 336 долларов. Ожидается, что стоимость рабочей силы будет варьироваться от 220 до 278 долларов, а стоимость запчастей — от 26 до 58 долларов.

• Что вызывает плавание клапанов?

Когда блок клапанов теряет управление, происходит зависание клапана. Это вызвано отсутствием давления пружины клапана.

• Как долго служат клапаны двигателя?

В двигателе для гонок по бездорожью или дрэг-рейсинге выпускной клапан, срок службы которого может составлять годы и 150 000 миль или более, в обычном двигателе легкового автомобиля может прослужить только один или два сезона.

Подробнее o Linquip

• Производители регулирующих клапанов
• Производители дисковых затворов
• Производители пережимных клапанов
• Производители шаровых клапанов
• Производители клапанов

Купите оборудование или запросите услугу

Используя службу Linquip RFQ, вы можете рассчитывать на получение предложений от различных поставщиков из разных отраслей и регионов.

Щелкните здесь, чтобы запросить коммерческое предложение от поставщиков и поставщиков услуг

Подробнее о Linquip

• Принцип работы регулирующего клапана
• Основное руководство по принципу работы электромагнитных клапанов
• 10 лучших дизельных двигателей
• Работа дизельного двигателя: все, что вам нужно знать

Клапаны двигателя — что они делают и как устранить неисправность

Клапаны являются важнейшими элементами системы клапанов, камеры сгорания и цилиндров любого двигателя. Когда вы понимаете симптомы неисправных уплотнений клапанов, это может означать разницу между правильным ремонтом и дальнейшим повреждением вашего дизельного двигателя.

В этом руководстве мы обсудим, какова функция клапана, как она влияет на весь двигатель вашей морской лодки, как анализировать неисправности клапана двигателя и как вы можете исправить неисправности, чтобы продолжать движение по воде.

Что такое клапан двигателя?

Клапаны двигателя играют решающую роль в работе всех двигателей внутреннего сгорания. Они регулируют, контролируют и направляют необходимое количество воздуха и топлива в камеру сгорания двигателя для воспламенения. Точная синхронизация клапанов позволяет вашему судовому двигателю Detroit Diesel или Cummins работать с максимальной эффективностью в различных условиях и на различных скоростях.

Наиболее распространенным типом клапана дизельного двигателя является тарельчатый клапан. У него тонкий стержень, который ведет к плоской металлической головке. Он похож на поршень или стержень трубы. Детали тарельчатого клапана:

– Наконечник

– Стопорная канавка

– Угловая часть

– Седло 900 03

– Полка

– Лицевая сторона горения

Каждая тарельчатый клапан упирается в круглое отверстие в верхней части камеры сгорания. Седло клапана — это то, что создает герметичное уплотнение между клапаном и его поверхностью, а пружина клапана удерживает компонент в закрытом состоянии, нажимая на фиксатор.

Клапаны двигателя расположены на головке блока цилиндров двигателя и могут быть изготовлены из закаленного металла, например:

– Нержавеющая сталь

– Низкоуглеродистая сталь

– Никелевый сплав 900 03

– Стеллитовый сплав

В более мощных двигателях клапаны могут быть изготовлены из титана. Также доступны различные конфигурации для повышения долговечности и производительности клапана. Например, наносятся специальные покрытия для повышения стойкости клапана к нагреву, износу и коррозии.

Покрытия и обработки могут варьироваться от твердого хромирования и покрытия нитридом хрома до покрытия нитридом циркония и зеркальной полировки. Благодаря различным доступным устройствам клапаны двигателя могут выдерживать экстремальные температуры и условия камеры сгорания.

Два типа клапанов: впускной и выпускной. В зависимости от марки и модели вашего судового двигателя количество клапанов на каждой стороне головки блока цилиндров может варьироваться. Многоклапанные двигатели могут иметь от трех до пяти комплектов клапанов для повышения эффективности сгорания топлива.

Распределительный вал двигателя управляет как впускными, так и выпускными клапанами, а время их открытия и закрытия измеряется цепью или ремнем ГРМ двигателя. Клапаны и их качество имеют решающее значение для точной и эффективной работы вашего судового дизельного двигателя.

Клапан двигателя Функция и назначение

Клапан двигателя предназначен для герметизации камеры сгорания и улучшения газообмена.

Клапаны позволяют воздушно-топливной смеси входить и выходить из камеры через каналы, называемые портами. Они работают, чтобы закрыть камеру в точные моменты, чтобы зажечь и выпустить сгоревшее топливо. На одной стороне цилиндра впускной клапан пропускает рассчитанное количество воздуха в определенный момент, в то время как выпускной клапан избавляется от рассеянного воздуха на другой стороне. Чем больше воздуха может подавать двигатель в цилиндр и из него, тем выше его эффективность и мощность.

В двигателе внутреннего сгорания происходят четыре процедуры, называемые тактами:

1. Такт впуска:  Такт впуска — это первый этап. Впускные клапаны открываются и всасывают воздух в камеру, где он смешивается с топливом.

2. Такт сжатия:  Второй такт называется тактом сжатия, когда впускной и выпускной клапаны закрываются, чтобы улавливать воздушно-топливную смесь. Поршень выталкивается вверх, в результате чего смесь воспламеняется. Экстремальное давление увеличивает химическую энергию.

3. Рабочий ход:  Во время третьего такта, также известного как рабочий ход, сжатая смесь самовоспламеняется, преобразуя воздух и топливо в механическую энергию. Воспламененное топливо и воздух расширяются, вынуждая и толкая поршень обратно в цилиндр. В результате коленчатый вал проворачивается.

4. Такт выпуска:  Последний такт выпуска. Когда поршень возвращается в цилиндр после сжатия и воспламенения, выпускной клапан открывается, чтобы выпустить газы. Затем он закроется, когда впускной клапан начнет процесс заново. Клапаны двигателя работают на высоких скоростях, заставляя мотор двигать вашу лодку.

Впускные и выпускные клапаны

Впускной и выпускной клапаны герметизируют камеру сгорания, но служат двум разным целям: одна пропускает внутрь воздух, а вторая отводит газы.

При первом такте впускной клапан позволяет воздуху или воздушно-топливной смеси поступать в камеру. Когда он открывается, выпускной клапан одновременно закрывается. Когда происходит последний такт, выпускной клапан избавляется от израсходованных газов, и процесс повторяется.

Клапаны активируются распределительным валом, который приводится в движение коленчатым валом — управляемым поршнем. Вся система рассчитана синхронно с последовательным и плавным движением.

Впуск часто больше по сравнению с выпуском. Поскольку вход имеет более низкое давление на входе, для подачи воздуха внутрь требуется большее отверстие. Он зависит от фильтра, обеспечивающего поступление чистого воздуха в камеру, а также зависит от вакуума для выпуска нужного количества смеси.

Напротив, выпускной клапан имеет высокое давление выхлопа из-за сгорания. Выхлоп выпускает меньший объем газа, поэтому клапан большего размера не нужен. Когда смесь воздуха и дизельного топлива воспламеняется и взрывается, химическая энергия превращается в механическую, создавая большее давление и мощность для проталкивания выхлопных газов. Выпустить газы из выпускного клапана легче из-за поршня и сгорания.

При близком сравнении клапанов двигателя выхлоп часто оказывается чище, чем впуск, потому что он выдерживает экстремальные температуры выхлопных газов. Высокие температуры сжигают любые отложения на выхлопе, в то время как на входе накапливается углерод, потому что он получает более холодный воздух и газы. Впуск обычно грязнее или темнее по сравнению с выхлопом.

A Анализ отказов клапанов дизельных двигателей

Хотя клапаны спроектированы таким образом, чтобы работать в течение всего срока службы вашего коммерческого морского двигателя, они могут работать только в том случае, если вы придерживаетесь графика регулярного технического обслуживания. Ваше техническое обслуживание должно включать стандартные методы, чтобы избежать выхода из строя клапана двигателя, такие как:

– Замена масла, масляных фильтров и воздушных фильтров.

– Соблюдение правильных интервалов сервисного обслуживания.

– Замена цепи ГРМ или клинового ремня через определенное количество миль или определенное количество времени.

Если вы не произведете правильную замену деталей, цепь или ремень газораспределительного механизма могут порваться, в результате чего клапаны станут неподвижными и столкнутся с поршнем. Понимание того, как долго служат клапаны двигателя, зависит от технического обслуживания и рабочей нагрузки, которую вы оказываете на двигатель. Если вы пренебрегаете надлежащим обслуживанием, поврежденные клапаны могут привести к серьезному повреждению двигателя.

Клапаны также могут быть повреждены из-за небрежности оператора. Например, если вы работаете на более низкой передаче, но двигаетесь на высокой скорости, это может привести к искривлению или поломке клапанов двигателя.

Итак, что вызывает повреждение клапанов двигателя? Могут возникнуть две распространенные неисправности — погнутые или прогоревшие клапаны.

Погнутые клапаны дизельного двигателя

Наиболее распространенный тип неисправности клапана — это когда клапаны ломаются после контакта или удара о поршни. В результате клапаны больше не могут герметизировать камеру, что позволяет избыточному воздуху и топливу попадать внутрь, в то время как выхлоп не закрыт полностью.

Большинство двигателей являются двигателями с интерференцией, т. е. поршень перемещается вверх за нижнюю точку, в которой клапаны перемещаются вниз во время нормального процесса. Ремень ГРМ или цепь синхронизирует компоненты двигателя через коленчатый вал. Затем коленчатый вал приводит в движение поршни, которые воздействуют на распределительный вал, воздействующий на клапаны.

При нарушении синхронизации цепи или ремня поршни могут столкнуться с клапанами. Если в вашем Detroit Diesel, Cummins или другом двигателе есть неправильная синхронизация, не включайте ее. Эксплуатация судового двигателя может привести к большему повреждению поршней, головки блока цилиндров и отверстий.

Погнутые клапана являются результатом неисправности ремня ГРМ или цепи, которую можно заменить в соответствии с руководством производителя.

Прогоревшие клапаны дизельного двигателя

Прогоревшие клапаны являются вторым наиболее распространенным типом неисправности. Когда клапаны подвергаются экстремальным температурам, это часто может привести к повреждению материала компонента из-за возгорания или коррозии, что чаще всего происходит на выпускных клапанах, поскольку они подвергаются более жестким испытаниям.

Прогоревшие клапаны не смогут закрыться из-за растрескивания или прогорания. Газы сгорания будут выходить через седло клапана и клапан, когда они не герметичны. Горячие газы начинают обжигать кромку клапана, и со временем они разъедают головку клапана, из-за чего она не герметизируется. Это повлияет на производительность и компрессию вашей коммерческой морской лодки, а также на расход топлива.

Признаки отказа клапана двигателя

Поскольку клапаны находятся в постоянном движении и подвергаются экстремальным температурам, со временем они естественным образом изнашиваются. Однако отказ клапана может произойти быстрее, если ваш морской дизельный двигатель находится в тяжелых условиях или вы не заботитесь о нем.

Если вы подозреваете, что в вашем судовом двигателе произошел отказ клапана, обратите внимание на несколько признаков:

— Холодный запуск двигателя: неисправное уплотнение и в камеру, вызывая клуб бело-голубого дыма из выхлопной трубы.

– Чрезмерный расход масла:  Если ваши клапаны в плохом состоянии, проблема может привести к повышенному расходу масла.

– Дым выхлопных газов:   Изношенные клапаны вызывают сине-белый дым, который держится дольше обычного при ускорении и запуске двигателя.

– Ударная нагрузка:   Отказ клапана может произойти в результате удара, часто повреждая даже самые прочные точки системы клапана.

– Неправильные методы эксплуатации:  Операции с частыми остановками и работа на холостом ходу могут привести к износу уплотнений клапанов.

– Утопленные клапаны:  Углубление возникает в результате экстремальных рабочих температур и отложений масла и шлама, из-за которых компоненты не герметизируются.

Погнутые клапаны часто более серьезны по сравнению с сгоревшими компонентами, поскольку их выход из строя может привести к разрушению других частей двигателя и повлиять на работу вашего коммерческого катера.

Причины прогоревших клапанов включают:

– Дымовые газы, выходящие в одной точке за клапаном.

– Неисправный клапанный зазор.

– Неисправное уплотнение клапана с седлом головки клапана — нагар может повредить уплотнение и вызвать истирание.

– Большое количество тепла.

– Недостаточное охлаждение головки блока цилиндров.

– Использование сухого топлива, которое не обеспечивает надлежащей смазки седла клапана.

Признаки того, что вы имеете дело с прогоревшим клапаном, могут включать такие признаки, как:

– Обратное срабатывание

– Меньшая мощность

– Пропуски зажигания

– Грубый холостой ход

90 002 Эксплуатация с прогоревшими клапанами может быть результатом перегрева вашего судового двигателя или использования неподходящего топлива.

Следите за различными признаками, которые могут указывать на то, что в вашем двигателе сломаны, погнуты или прогорели клапаны. При первых признаках аварии диагностируйте проблему, чтобы избежать дальнейших повреждений.

Как устранить неисправность клапана двигателя

Решение проблемы с клапаном двигателя начинается с понимания процесса сгорания и различных задействованных механизмов. Предотвратить отказ клапана можно несколькими способами:

– Проверка герметичности клапана или его уплотняющих свойств.

– Очистка системы охлаждения для повышения эффективности.

– Очистка клапанов двигателя от нагара и коррозии.

– Проверка клапанного зазора.

– Использование высококачественного топлива во избежание образования нагара.

Прежде чем пытаться устранить какие-либо внутренние сложности, проанализируйте ситуацию. Ваши клапаны могут быть сломаны, изношены, треснуты или сожжены. Даже направляющие и седла клапанов судовых двигателей могут быть повреждены. Для оценки проблемы:

1. После разборки головки блока цилиндров проверьте наличие отклонений от нормы в компонентах клапанного механизма.

2. Проверьте на наличие признаков износа или дополнительных повреждений, таких как осколки, трещины и нагар.

3. Осмотрите каждую деталь клапанного механизма, чтобы определить, какие из них требуют замены или ремонта.

4. Ознакомьтесь с рекомендациями производителя и ознакомьтесь со спецификациями каждой детали клапана.

Во время поломки разумно провести тест на утечку. Тест на утечку определит, неисправны ли ваши клапаны, позволяя жидкости проходить через них в неподходящее время. При этом дизельный двигатель будет вращаться до тех пор, пока испытуемый цилиндр не достигнет верхней мертвой точки. Клапаны закрываются во время первой части теста.

Затем в цилиндр нагнетается воздух. Датчик утечки поможет определить, какое давление может выдержать цилиндр. Если утечка присутствует, вы можете использовать бороскоп для осмотра клапанов. Возможно, вам также придется снять крышку клапана, чтобы проверить клапанный механизм.

Определение стоимости и времени, необходимых для выполнения ремонта клапана судового двигателя, зависит от размера повреждения. Всегда может быть что-то еще, что можно обнаружить, например, неисправную направляющую клапана или седло.

Замена клапанов двигателя необходима в следующих случаях:

– Постоянный шум двигателя

– Чрезмерный расход масла

– Обширное повреждение клапанов

– Плохая работа двигателя 90 003

Самостоятельный ремонт клапана экономически выгоден и выполним, если у вас есть правильные материалы. Определите, какие клапаны и другие компоненты нуждаются в замене. Это также подходящее время для замены других важных деталей двигателя, потому что вам придется сломать систему. Вот несколько простых шагов:

1. Дайте судовому двигателю остыть и откройте капот, чтобы увидеть цилиндры.

2. Снимите прокладку головки.

3. Снимите клапаны с резьбы.

4. Проведите полную проверку состояния клапанных механизмов.

Если в вашем коммерческом дизельном двигателе есть скрытые клапаны, вам может потребоваться помощь специалиста. В случае, если вы не можете выполнить другие сложные шаги по восстановлению и ремонту, обратитесь к уважаемому механику, который может восстановить ваш дизельный двигатель.

Ваш помощник в выборе клапанов для дизельных двигателей

Устранение неполадок в клапанном механизме вашего морского двигателя может быть сложной задачей, особенно когда вы пытаетесь сузить круг возможных отказов. Diesel Pro Power предоставляет все необходимые инструкции и детали, включая компоненты клапанов двигателя. Наш онлайн-инвентарь поможет вам найти то, что вам нужно, за считанные секунды. Мы также предлагаем круглосуточную доставку по всему миру для максимального удобства.