Клапанный механизм

16.05.2010

Краткий обзор типов клапанного механизма

Воздух и топливо входят в камеру сгорания, а отработавшие газы покидают ее через порты клапанов. Клапаны, расположенные в портах камеры сгорания, открываются и закрываются, позволяя обеспечивать прохождение воздушно-топливной смеси/отработавших газов или герметизировать камеру сгорания. Для правильной работы двигателя клапаны должны открываться и закрываться в правильные моменты времени. Фазы газораспределения (моменты открывания или закрывания клапанов) задаются распределительным валом, воздействующим на клапанный механизм.

В автомобильных двигателях используются два основных типа клапанного механизма. Это -клапанный механизм с верхним расположением клапанов (OHV) и клапанный механизм с верхним расположением распределительного вала (ОНС). В клапанном механизме OHV используется один распределительный вал, центрально расположенный в блоке цилиндров. Кулачки распределительного вала посредством группы взаимосвязанных механических элементов управляют моментами открывания и закрывания клапанов, расположенных в головке цилиндров. Клапанный механизм ОНС использует один или несколько распределительных валов, установленных прямо на головке цилиндров над клапанами. Моменты открывания и закрывания клапанов задаются кулачками распределительного вала (валов).
 
Клапанный механизм со штангами толкателей (OHV)

Двигатели со штангами толкателей, также известные как двигатели с верхним расположением клапанов (OHV), имеют один распределительный вал, расположенный в блоке цилиндров. Клапаны располагаются в головке цилиндров над камерой сгорания. Клапаны открываются и закрываются в результате воздействия кулачков распределительного вала на толкатели, штанги толкателей и клапанные рычаги («коромысла»).

Основные элементы клапанного механизма OHV — это:
•    Головка цилиндров
•    Клапаны
•    Седла клапанов
•    Направляющие втулки клапанов
•    Клапанные пружины
•    Распределительный вал
•    Штанги толкателей
•    Толкатели
•    Клапанные рычаги
•    Привод распределительного вала
•    Привод клапана с верхним расположением

Двигатели имеют каналы, которые пропускают воздушно-топливную смесь в цилиндры и выпускают отработавшие газы, образующиеся после сгорания смеси. Эти каналы, называемые портами клапанов, очень плотно герметизируются на протяжении четырехтактного цикла. Клапаны должны открывать и закрывать порты в точные моменты времени.

Когда распределительный вал вращается, кулачок воздействует на толкатель. Толкатель нажимает на штангу толкателя, которая толкает вверх один из концов клапанного рычага. Другой конец клапанного рычага надавливает на шток клапана и заставляет клапан преодолевать усилие пружины и открываться. После того как кулачок проходит толкатель, клапанная пружина воздействует на клапан, и далее на клапанный рычаг, штангу толкателя и толкатель. Когда кулачок поворачивается достаточно далеко, клапан плотно закрывается в седле клапана.

Привод распределительного вала

В двигателях ОНС распределительный вал (ы) располагается в головке цилиндров.

Преимущества верхнего распределительного вала заключаются в следующем:

•    Меньшее количество элементов в клапанном механизме
•    Более высокая точность и прямой привод клапанов
•    Уменьшение потерь на трение

Один распределительный вал с верхним расположением (SOHC)

Двигатели SOHC обычно имеют по два клапана на цилиндр. В двигателях SOHC используются толкатели роликового типа, которые располагаются под распределительным валом, или клапанные рычаги, которые находятся над распределительным валом.

Два распределительных вала с верхним расположением (DOHC)

В двигателе DOHC работа по открыванию клапанов распределяется между двумя распределительными валами. В двигателях DOHC обычно имеется по четыре клапана на цилиндр. Большее количество клапанов на цилиндр позволяет более эффективно впускать воздушно-топливную смесь на ходе впуска и выпускать отработавшие газы на ходе выпуска.

В двигателях DOHC для воздействия на клапаны используются или толкатели роликового типа или механические толкатели прямого действия.

Привод распределительного вала

Задача газораспределительного механизма заключается в координации впуска воздушно-топливной смеси и выталкивания отработавших газов при возвратно-поступательном перемещении поршня. Это выполняется посредством синхронизации вращения коленчатого вала с распределительным валом (ами). Т.к. коленчатый вал выполняет два оборота на каждый цикл сгорания, а распределительный вал делает только один оборот, передаточное число всегда должно быть равно 2:1. Моменты открывания и закрывания клапанов обозначаются в градусах поворота коленчатого вала. Имеются различные варианты привода распределительного вала. В качестве привода клапанного механизма (а точнее, распределительного вала) могут использоваться:

•    Зубчатые колеса
•    Цепь
•    Ремень

Головка цилиндров для клапанного механизма со штангами толкателей (OHV)

Головка цилиндров крепится болтами сверху на блоке цилиндров и образует «крышу» камеры сгорания. Головка цилиндров:
•    уплотняет верхние зоны цилиндров.
•    размещает свечи зажигания.
•    размещает седла клапанов, направляющие втулки клапанов и порты для впускных и выпускных клапанов.
•    размещает клапанный механизм.
•    имеет опорные поверхности для установки впускного и выпускного коллекторов.

Как и блок цилиндров, головка цилиндров изготавливается из чугуна или алюминиевого сплава. Впускной и выпускной коллекторы крепятся к головке цилиндров напротив портов клапанов. Большинство двигателей V-6 или V-8 имеют по две головки цилиндров — по одной для каждого ряда цилиндров. Верхняя часть головки цилиндров изготавливается таким образом, чтобы на ней можно было установить клапанные рычаги или другие элементы клапанного механизма.

Прокладка головки цилиндров

Прокладка головки цилиндров обеспечивает газо- и водонепроницаемость стыка между головкой цилиндров и блоком цилиндров. Кроме того, прокладка головки цилиндров компенсирует любые незначительные неровности, имеющиеся на сопрягаемых поверхностях. По этой причине прокладка головки цилиндров должна изготавливаться из достаточно податливого материала.

Болты головки цилиндров

Болты крепления головки цилиндров надежно фиксируют головку цилиндров относительно блока цилиндров. Имеются два типа болтов крепления головки цилиндров: обычные и «с затяжкой до предела текучести». Обычные болты затягиваются поэтапно с использованием динамометрического ключа с постепенным увеличением момента затяжки. Болты с затяжкой до предела текучести также затягиваются с последовательным постепенным увеличением момента затяжки. Однако, заключительная стадия — это затяжка болтов на заданный угол, используя угломер. На этой заключительной стадии резьба слегка деформируется, что способствует созданию большей «несущей способности» болта. Вследствие деформирования резьбы болтов крепления головки цилиндров в процессе затягивания, болты с затяжкой до предела текучести можно повторно использовать только в том случае, когда это разрешено изготовителем автомобиля.

Клапаны

Клапан имеет круглую головку с конической поверхностью (фаской), которая уплотняется в седле в головке цилиндров. Вследствие конструкции клапана, имеющей шток и головку, такой клапан иногда называется тарельчатым клапаном.

Головка клапана — это больший по диаметру конец клапана, который герметизирует порт клапана. Поверхность головки цилиндров, относительно которой клапан обеспечивает уплотнение, называется седлом клапана. Головка клапана имеет механически обработанную поверхность, называемую посадочной фаской или рабочей (уплотняющей) поверхностью клапана. Посадочная фаска клапана — это место контакта между клапаном и седлом клапана. И посадочная фаска клапана и седло клапана должны быть механически обработаны таким образом, чтобы образовать герметичное уплотнение при закрытом положении клапана. Полный контакт между клапаном и седлом клапана необходим для того, чтобы отводить тепло от рабочей поверхности клапана в головку цилиндров. «Стойкость клапана» определяется толщиной головки клапана.

Седло клапана

Седло клапана — это зона контакта головки цилиндров с посадочной фаской клапана, когда клапан находится в закрытом положении. Седла имеются и у впускных и у выпускных клапанов. Зона седла клапана должна быть достаточно твердой, чтобы постоянно противостоять ударам, т.к. клапан открывается и закрывается достаточно быстро. Седло также должно быть способно обеспечивать теплопередачу, чтобы клапан не перегревался и не деформировался. Поскольку отработавшие газы коррозионно агрессивны, седла выпускных клапанов должны быть устойчивыми к воздействию коррозии. Вставное седло клапана запрессовывается в головку цилиндров. Эта вставка изготавливается из материала, отличного от материала головки цилиндров и имеющего необходимую твердость, тепловые и противокоррозионные свойства.

Шток клапана

Шток клапана — это длинная, узкая часть, расположенная над головкой. Шток клапана имеет канавку на конце, которая используется для закрепления клапана в головке цилиндров посредством сухарей. На конце штока клапана устанавливается клапанная пружина. Пружина сжимается в требуемом положении на штоке клапана посредством того, что снизу она опирается на поверхность гнезда пружины в головке цилиндров, а сверху фиксируется в требуемом положении на верхней части штока клапана посредством тарелки и сухарей. Тарелка и сухари удерживаются в требуемом положении постоянным давлением на них со стороны пружины и фиксируются в канавке штока клапана, таким образом обеспечивая постоянное стремление клапана в закрытое положение. Шток клапана проходит через направляющую втулку клапана, которая также удерживает клапан в требуемом положении в головке цилиндров.

Направляющие втулки клапанов

Направляющие втулки клапанов обеспечивают точность посадки клапанов в головке цилиндров. Они позволяют штокам клапанов проходить через камеру сгорания к верхней зоне головки цилиндров, в которой устанавливаются клапанные пружины. Некоторые направляющие втулки клапанов являются неотъемлемой частью отливки головки цилиндров. Другие направляющие втулки клапанов представляют собой вставки из «мягкого» сплава, которые изготавливаются отдельно и затем запрессовываются в головку цилиндров. Радиальный зазор между направляющей втулкой клапана и штоком клапана минимален. Он точно рассчитывается только для обеспечения достаточного пространства для смазки и свободного возвратно-поступательного перемещения штока.

Конструкции, в которых на один цилиндр приходится три или четыре клапана, используются потому, что «многоклапанная» схема более точна и эффективна. В трех клапанной конструкции обычно используются два клапана для впуска и один клапан для выпуска. В четырех-клапанной конструкции используются по два клапана для впуска и выпуска.

Клапанный зазор

Когда клапан перемещается в закрытое положение, он должен плотно сесть в седле клапана. Чтобы выполнить это, не должно быть никакого давления на шток клапана. На некоторых двигателях создается небольшое пространство между кончиком штока клапана и приводом (клапанным рычагом, толкателем, гидравлическим толкателем). Это пространство называется клапанным зазором. Клапанный зазор должен быть точно отрегулирован, чтобы избежать повышенного шума и обеспечить надежную работу. Если клапанный зазор слишком велик, двигатель работает шумно. Если клапанный зазор отсутствует, клапан не способен плотно сесть в седле клапана. Отработавшие газы смогут проходить через седло клапана и в конечном счете прожечь отверстие в клапане в месте протечки. В некоторых двигателях клапанный зазор поддерживается механическими мерами, такими как установка регулировочной прокладки.

Конструкции с механической регулировкой зазора могут требовать периодических регулировок. В некоторых двигателях клапанный зазор поддерживается автоматически посредством гидравлических устройств. Гидравлическое устройство (толкатели различной конструкции) удлиняется под воздействием гидравлического давления масла, что позволяет обеспечить постоянный контакт с кончиком штока клапана. При закрывании клапана давление масла сбрасывается, позволяя клапану плотно сесть в седло клапана (закрыться).

Клапанные пружины

Клапанная пружина отвечает за плотность посадки клапана в седле клапана при закрытии клапана. Пружина устанавливается в верхней зоне головки цилиндров вокруг штока клапана. Верхние и нижние тарелки предотвращают износ пружины и удерживают ее на месте. Сухари клапана, устанавливаемые в верхнюю тарелку пружины, фиксируются в канавке штока клапана и удерживают все перечисленные элементы в требуемом положении.

Усилие пружины

Клапанная пружина должна быть способна создавать усилие, достаточное, чтобы удерживать клапан в седле клапана плотно закрытым. Кроме того, клапанные пружины должны удерживать все элементы клапанного механизма в контакте друг с другом, т.к. двигатель работает с высокой частотой вращения. В то же самое время, клапанная пружина не должна создавать слишком большое усилие, т.к. это вызовет преждевременный износ элементов. Поэтому клапанные пружины рассчитываются на создание вполне определенного усилия, отвечающего конкретной конструкции двигателя.

Рабочая высота пружины

Рабочая высота — это длина пружины, когда она установлена в головку цилиндров, а клапан полностью закрыт.

Распределительный вал

Распределительный вал управляет фазами газораспределения клапанов (моментами открывания и закрывания клапанов).

Распределительный вал приводится в движение коленчатым валом посредством зубчатой передачи, цепного или ременного привода.

Распределительный вал вращается с частотой вращения, равной половине частоты вращения коленчатого вала, что позволяет обеспечивать правильное газораспределение в четырех тактах сгорания. Открывание и закрывание клапанов выполняется кулачками, расположенными на распределительном вале. Каждому клапану двигателя, независимо от конструкции последнего, соответствует свой собственный кулачок на распределительном вале. В зависимости от конструкции двигателя в нем может иметься только один или несколько распределительных валов.

Подъем клапана

Высота подъема клапана — это расстояние, на которое приподнимается клапан над седлом клапана при полном открывании клапана. Высота подъема клапана задается высотой кулачка и конструкцией клапанного механизма. Клапан должен приподниматься настолько, чтобы позволить воздушно-топливной смеси свободно входить в цилиндр, а отработавшим газам свободно вытекать из цилиндра, и при этом клапан не должен сталкиваться с поршнем, а пружина не должна заедать.

Продолжительность открытого состояния клапана

Продолжительность открытого состояния клапана -это отрезок времени, в течение которого кулачок распределительного вала удерживает клапан открытым. Продолжительность измеряется в градусах поворота распределительного вала и задается формой кулачка. Изменение продолжительности воздействует на рабочие характеристики двигателя, определяя, какой крутящий момент и мощность генерируются при данной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Перекрытие клапанов

Перекрытие клапанов -это состояние, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно.

Перекрытие клапанов обычно имеет место в последней части хода выпуска четырехтактного цикла. Чтобы обеспечить хорошее прохождение воздушного потока в цилиндр на ходе впуска, впускной клапан должен начать открываться раньше, чем закончится ход выпуска.

Перекрытие клапанов задается расположением кулачков на распределительном вале. Перекрытие клапанов измеряется в градусах поворота распределительного вала. Изменение перекрытия клапанов оказывает влияние на рабочие характеристики двигателя.

Клапанный механизм с верхним расположением клапанов

В двигателе OHV, в котором распределительный вал устанавливается ниже клапанов в блоке цилиндров, для приведения в движение цепи газораспределительного механизма, которая вращает звездочку распределительного вала, используется звездочка коленчатого вала.

Штанги толкателей

В двигателе OHV штанги толкателей передают движение на подъем от распределительного вала и толкателей к клапанам. Штанги толкателей изготавливаются из жесткой стальной трубы и имеют на концах чашеобразные или шаровые головки. На некоторых двигателях используются штанги толкателей с изменяющейся длиной, что позволяет обеспечить первичную регулировку зазора с помощью гидравлических толкателей.

Клапанные рычаги

Клапанный рычаг передает движение от штанги толкателя или распределительного вала к клапану, полностью изменяя направление перемещения. Ось для клапанного рычага проходит через сам рычаг (высверливается отверстие для оси), поэтому клапанный рычаг может качаться на оси такого клапанного рычага.

Толкатели клапанов

Толкатели клапанов передают движение подъема от кулачков к штокам клапанов. Толкатель предохраняет шток клапана от бокового давления. Толкатели могут быть жесткими или иметь гидравлический привод. Кроме того, толкатели могут иметь или плоскую контактную поверхность или роликовый механизм, позволяющий уменьшить трение.

Жесткий толкатель клапана

Жесткий толкатель клапана передает движение от кулачка к клапану. Жесткий толкатель — это цельный элемент, не имеющий никаких движущихся частей. Двигатели, оснащенные жесткими толкателями, требуют выполнения периодических регулировок, позволяющих уменьшить износ клапанного механизма и устранить шум.

Гидравлические толкатели клапанов

Гидравлические толкатели не только передают движение, но также могут компенсировать изменения величины клапанного зазора. Гидравлический толкатель — это гидравлический цилиндр, который регулирует величину клапанного зазора, используя давление моторного масла и усилие, создаваемое внутренней пружиной.

Роликовые толкатели и толкатели с плоской рабочей поверхностью

Распределительный вал, воздействуя на плоскую поверхность толкателя, создает трение. Чтобы уменьшить трение, некоторые толкатели имеют ролик, встроенный в зону контактной поверхности толкателя. Распределительный вал контактирует с роликом, а не с плоской поверхностью (причиной трения). Клапанный рычаг с роликом аналогичен клапанному рычагу и имеет то же самое преимущество, что и роликовый толкатель. Один конец клапанного рычага с роликом подпирается толкателем, который управляет регулировкой зазора. Другой конец клапанного рычага с роликом воздействует на клапан по мере того, как распределительный вал «наезжает» на ролик.

Толкатели клапанов при верхнем расположении распределительного вала (ОНС)

Английский термин «cam follower» — это другой термин для обозначения механического толкателя клапана («mechanical lifter»). Обратитесь к гл. «Толкатели клапанов».

Жесткие толкатели клапанов «поршневого типа»

Жесткие толкатели клапанов, так называемого, «поршневого типа», используемые в двигателях ОНС и DOHC, предлагают способ корректировки клапанного зазора. Регулировочные прокладки различной толщины позволяют изменять зазор между распределительным валом и толкателем.

Гидравлические компенсаторы клапанных зазоров при верхнем расположении распределительного вала (ОНС)

Гидравлический компенсатор клапанного зазора -это вариант гидравлического толкателя для двигателя ОНС. На многих двигателях ОНС клапанные зазоры регулируются автоматически гидравлическими компенсаторами клапанных зазоров. Гидравлические компенсаторы клапанных зазоров устраняют потребность в ручной регулировке клапанов. Гидравлический компенсатор клапанного зазора «поршневого типа» располагается между верхушкой штока клапана и распределительным валом. В этой конструкции распределительный вал контактирует непосредственно с верхней поверхностью регулятора зазора.

Гидравлические компенсаоры клапанных зазоров, установленные в клапанных рычагах

Гидравлические компенсаторы клапанных зазоров, установленные в клапанных рычагах, во многом работают подобно гидравлическому компенсатору зазора «поршневого типа», за исключением того, что они находятся в контакте с клапанными рычагами, а не с распределительным валом.

Гидравлический компенсатор зазора, установленный в клапанном рычаге, не имеет корпуса регулятора, но шариковый клапан, плунжер и внутренний корпус работают также, как и в гидравлическом компенсаторе зазора «поршневого типа», что позволяет поддерживать нулевой клапанный зазор.

Привод распределительного вала с верхним расположением

Чтобы приводить в движение распределительный вал (ы), шкив или звездочка на конце коленчатого вала приводит в движение ремень или цепь газораспределительного механизма, который (ая), в свою очередь, приводит во вращение шкив (ы) или звездочку (и) распределительного вала (ов). Шкивы или звездочки распределительных валов, имеющие кинематическую связь с цепью или ремнем, затем приводят во вращение каждый распределительный вал. Шкив зубчатого ремня газораспределительного механизма, расположенный на коленчатом вале, имеет количество зубьев, равное половине количества зубьев на шкивах распределительных валов, поэтому распределительные валы совершают один оборот на каждые два оборота коленчатого вала. Привод распределительного вала типа ОНС также включает в себя натяжной шкив (натяжитель) и пружину натяжителя или гидравлический автоматический натяжитель, которые обеспечивают натяжение цепи или ремня газораспределительного механизма и фазы газораспределения клапанов.

Комбинированный ременно-цепной привод

Другой тип привода DOHC — это комбинация ременного и цепного привода. В этой конструкции ремень газораспределительного механизма приводит в движение впускной распределительный вал, а цепь газораспределительного механизма -выпускной распределительный вал. Главное преимущество этой конструкции заключается в том, что она позволяет клапанам располагаться под более вертикальным углом. Этот угол обеспечивает увеличение эффективности сгорания, улучшение экономии топлива и более низкую токсичность выхлопа.

Комбинированный ременно-зубчатый привод

В этой компоновке с двумя распределительными валами с верхним расположением (DOHC) ремень и шкив используются для привода от коленчатого вала только одного распределительного вала. Второй распределительный вал приводится в движение от первого посредством зубчатой передачи с косыми зубьями. Одно из косозубых зубчатых колес имеет на один зуб больше, чем другое. Зубчатое колесо с дополнительным зубом называется фрикционным зубчатым колесом, потому что оно обеспечивает плотный контакт между зубчатыми колесами. Это заедание уменьшает уровень шума в шестернях и клапанном механизме в процессе работы.

Регулируемое газораспределение

В некоторых двигателях DOHC используется регулируемое газораспределение (VCT). Аналогичная система известна и под аббревиатурой WT. В любой из этих систем гидравлическое исполнительное устройство изменяет фазы газораспределения клапанов, т.е. моменты открывания и закрывания клапанов. Газораспределение изменяется в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала двигателя и позволяет улучшить характеристики двигателя.

автозапчасти в москве

← Блок цилиндров в сборе
Система смазки двигателя →

Клапанный механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания

Клапанный механизм газораспределения является основным типом ГРМ, применяемым в современных автомобильных и тракторных двигателях. Клапанный ГРМ имеет следующие достоинства: простота конструкции и ремонта, низкая стоимость производства, совершенство уплотнения рабочей части цилиндра, надёжность работы. Клапаны бывают двух типов:

1) – Нижние (боковые) клапаны – открываются при движении вверх, то есть в направлении от коленчатого вала, и располагаются в блок-картере;

2) – Верхние (подвесные) клапаны – открываются при движении вниз, то есть в направлении к коленчатому валу, и располагаются в головке цилиндров.

Нижнее расположение клапанов позволяет уменьшить не только высоту головки цилиндров, но и двигателя в целом, а также упростить конструкцию механизма газораспределения и привода к распределительному валу. Недостатком данной схемы является снижение экономических показателей использующих её двигателей вследствие увеличения объёма камеры сгорания (IV) [рис. 1, а)], а также ограничение степени форсирования двигателя из-за невозможности достижения высокого коэффициента наполнения при повышенном скоростном режиме работы. Нижнее расположение клапанов используется только в карбюраторных двигателях с невысокой частотой вращения коленчатого вала и сравнительно низкой степенью сжатия (ГАЗ-69, ЗИЛ-157, ГАЗ-52, УАЗ-450).

Рис. 1. Формы камер сгорания различных двигателей.

а) – Камера сгорания карбюраторного двигателя;

б) – Камера сгорания дизельного двигателя;

I) – Цилиндрическая камера сгорания;

II) – Полусферическая камера сгорания;

III) – Клиновидная камера сгорания;

IV) – Г-образная (смещённая) камера сгорания;

V) – Неразделённая камера сгорания;

VI) – Неразделённая камера сгорания;

VII) – Разделённая камера сгорания;

VII) – Разделённая камера сгорания;

1) – Клапан;

2) – Искровая свеча зажигания;

3) – Форсунка;

4) – Камера сгорания;

5) – Предкамера;

6) – Основная камера;

7) – Вихревая камера.

Верхнее расположение клапанов позволяет выполнять камеры сгорания (I-III) компактной формы с малыми относительными поверхностями охлаждения, за счёт чего происходит снижение тепловых потерь и повышение экономических показателей. Помимо этого, в таких камерах происходит значительное сокращение пути пламени (от свечи до максимально удалённых мест распространения рабочей смеси), а также улучшаются условия протекания процесса сгорания, что позволяет повысить степень сжатия, используя топливо того же сорта. Верхнее расположение клапанов даёт возможность уменьшения длины впускных и выпускных клапанов каналов и придания им более выгодных форм, вследствие чего не только улучшается наполнение цилиндров свежим зарядом, но и очистка их от отработавших газов. Всё это позволяет повысить экономичность и мощность двигателя, значительно расширив возможности его форсирования по скоростному режиму. В конструкции современных моделей карбюраторных двигателей широкое применение нашли механизмы газораспределения с подвесным (верхним) расположение клапанов (ЗМЗ-53, ЗИЛ-130, ЗМЗ-24 и прочие).

В дизельных двигателях используется механизм газораспределения с верхним (подвесным) расположением клапанов, за счёт чего обеспечивается компактность камеры сгорания. Также при верхнеклапанной схеме удаётся достичь уменьшения поверхности теплоотдачи, улучшения коэффициента наполнения и, как следствие, повышения экономических и мощностных показателей дизельного двигателя.

17*

Детали двигателя 101: Компоненты клапанного механизма | Блог

Детали двигателя 101: Компоненты клапанного механизма

Хоуп Смит

Я координатор по маркетингу Enginetech. У меня есть страсть к маркетингу, социальным сетям и брендингу. Я работаю в команде Enginetech уже 2 года и считаю.

Детали двигателя

могут быть очень запутанными, если вы не понимаете основное назначение и функциональность каждого компонента. Когда вы впервые открываете для себя все тонкости двигателя, может быть несколько незнакомых деталей, которые вы вытащили. Этот блог поможет вам идентифицировать детали вашего двигателя, особенно компоненты клапанного механизма

Понимание назначения деталей двигателя играет ключевую роль в диагностике проблем с двигателем. Это гарантирует, что в случае отказа двигателя вы сможете определить, какая часть двигателя работает неправильно. Итак, давайте поговорим о назначении и функциональности компонентов клапанного механизма.

Компонент клапанного механизма Назначение

Двигатели

с верхним расположением клапанов (OHV) имеют компоненты клапанного механизма, которые состоят из клапанных пружин, коромыслов, толкателей и толкателей. Двигатели с верхним распределительным валом (OHC) имеют компоненты клапанного механизма, которые состоят из клапанных пружин, коромысел и толкателей. Разница между этими двумя двигателями заключается в расположении распределительного вала. Это на сверху головки и без толкателя или ниже головки и включает толкатели? Компоненты клапанного механизма предназначены для открытия и закрытия клапанов. Клапаны должны открываться и закрываться, чтобы всасывать топливо через впускной клапан и выпускать выхлопные газы через выпускной клапан.

Сравнительная диаграмма OHC и OHV предоставлена ​​UKCAR

Функциональность компонентов клапанного механизма — OHV

В двигателе с верхним расположением клапанов процесс клапанного механизма начинается, когда распределительный вал начинает вращаться. В самой высокой точке кулачка распределительного вала подъемник поднимается вверх, что также заставляет толкатель двигаться вверх. Когда подъемник поднимает толкатель, толкатель оказывает давление на нижнюю часть коромысла. Коромысло уравновешено между толкателем и пружиной клапана. Когда толкатель оказывает давление на нижнюю часть коромысла, коромысло поворачивается вниз и сжимает пружину клапана. Сжатие пружины клапана открывает выпускной клапан и выпускает выхлоп. Когда самая высокая точка кулачка распределительного вала возвращается в исходное положение, пружина клапана расслабляется. Это приводит к закрытию клапана и возврату всех остальных компонентов клапанного механизма в исходное положение. Двигатель с верхним расположением клапанов, так же как и двигатель с верхним расположением распредвала, синхронизируется с остальной частью цикла двигателя с помощью установленного времени.

Функциональная схема OHV представлена ​​в «Главе 11, урок 3, верхняя часть двигателя». by Yohanes Hartanto

Функциональность компонентов клапанного механизма — OHC

Двигатель с верхним расположением распредвала запускается аналогично двигателю с верхним расположением клапанов. Распредвал начинает вращаться и процесс начинается. Поскольку распределительный вал расположен в верхней части головки, а не внизу в блоке, толкатели не нужны. Распределительный вал имеет непосредственный контакт с толкателями. Самая высокая точка кулачка распределительного вала соединяется с толкателями и начинает поднимать толкатели, оказывая давление на нижнюю часть коромысла и сжимая пружины клапанов. Процесс готов начаться снова, как только распределительный вал вернется в исходную точку.

Функциональная схема OHV предоставлена ​​Skill-Lync

В зависимости от типа двигателя могут быть варианты компонентов клапанного механизма, которые не обсуждались. Это общий обзор компонентов клапанного механизма популярных двигателей. Теперь, когда мы рассмотрели назначение и функциональность компонентов клапанного механизма, будет легче выявлять и решать проблемы с двигателем.

Клапанный механизм: определение, принцип работы, части, функции

A клапанный механизм или клапанный механизм является частью двигателя внутреннего сгорания, которая управляет работой впускных и выпускных клапанов. Имеется впускной клапан , который пропускает топливовоздушную смесь в сгорание. Выпускной клапан позволяет выхлопным газам выходить из камеры сгорания после завершения процесса.

Читайте: Компоненты автомобильного двигателя

Сегодня мы рассмотрим определение, компоновку, функции, работу и компоненты клапанного механизма в двигателе внутреннего сгорания.

Содержание

• 1 Определение клапана
• 2 Функции Valvetrain и принцип работы
• 3 Компоненты Valvetrain
  • 3.1. :
  • 4.2 Клапаны:
  • 4.3 Пожалуйста, поделитесь!

Определение клапанного механизма

Клапанный механизм — это компонент, предназначенный для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, чтобы воздушно-топливная смесь могла входить и выходить из камеры сгорания в виде газов.

В настоящее время двигатели конструируются с узлами верхнего распредвала, которые известны как верхний распределительный вал. Он расположен в верхней части двигателя.

В отличие от тех, в которых распределительный вал располагается ниже в двигателе, а для перемещения узлов клапанов используются толкатели. Эта компоновка клапанного механизма называется «кулачок в блоке».

В некоторых компоновках клапанного механизма распределительный вал не используется. В нем используются такие технологии, как соленоиды, для управления отдельными клапанами. он известен как Camless.

Читать Все, что вам нужно знать об автомобильном поршне

Функции и принцип работы клапанного механизма

Основными функциями клапанного механизма являются управление открытием и закрытием клапанов. клапанный механизм также регулирует поток воздуха и топлива, которые входят в камеру сгорания и выходят в виде выхлопных газов.

В работе клапанного механизма распределительный вал играет очень важную роль, поскольку его вращательное движение помогает открывать и закрывать клапаны с помощью кулачков. Хотя есть различные детали, которые помогают клапанному механизму работать.

В большинстве дизельных двигателей большой мощности используются четыре клапана, то есть в каждом цилиндре по четыре клапана. Два клапана для впуска воздуха/топлива и два для выхлопных газов. Впускные клапаны имеют больший диаметр, чем выпускные клапаны, что обеспечивает больший поток воздуха в цилиндр.

Выпускные клапаны рассчитаны на более высокие температуры горячих выхлопных газов, чем впускные клапаны. Это связано с тем, что свежий воздух, проходящий через впускные клапаны, поддерживает более низкую температуру.

Чтобы сохранить клапаны целыми, то есть от прогорания, впускной и выпускной клапаны передают тепло головке блока цилиндров, иначе они сгорят.

В середине клапана находится форсунка, которая нажимается вниз для впрыска топлива в цилиндр. Что ж, синхронизация открытия и закрытия клапана невероятно точна, что делает его работу эффективной.

В новых двигателях электрические сигналы используются для управления форсункой вместо механической системы клапанов. Этот процесс еще точнее.

В видео ниже объясняется работа клапана tr ain:

Читайте: Как работает автомобильный двигатель

Компоненты клапанного механизма

Ниже приведены различные компоненты, помогающие работе клапанного механизма:

Распределительный вал:

Функция распределительного вала заключается в управлении синхронизацией и подъеме профиля открытия клапана. Это достигается за счет выступа кулачка на вращающемся валу.

Распределительный вал приводится в движение коленчатым валом и вращается с половинной скоростью коленчатого вала в случае четырехтактного двигателя.

Присоединяйтесь к нашему информационному бюллетеню

Коленчатый вал передает движение распределительному валу с помощью металлической цепи привода ГРМ или чаще всего резинового ремня привода ГРМ. Также можно использовать набор шестерен.

Толкатель:

Толкатель представляет собой длинный тонкий металлический стержень, который используется в двигателях с верхним расположением клапанов. Он также используется для передачи движения от распределительного вала в блоке двигателя к клапанам в головке блока цилиндров.

На нижнем конце толкателя имеется подъемник, который соприкасается с распределительным валом. Кулачок распределительного вала перемещает подъемник вверх, который перемещает толкатель. Верхний конец толкателя дополнительно давит на коромысло, которое открывает клапан.

Толкатель коромысла/тарельчатый толкатель:

Конструкцией двигателя определяется способ приведения в действие клапана: коромыслом, пальцем или тарельчатым толкателем. В двигателях с верхним расположением распределительных валов используются тарельчатые толкатели или пальцы, с которыми соприкасаются кулачки кулачков.

Коромысел используются в двигателях с верхним расположением клапанов, которые приводятся в действие толкателем и шарниром на валу. Он также может поворачиваться на отдельных шаровых шпильках, что помогает приводить в действие клапаны.