Устройство клапанов: Клапанный механизм двигателя: устройство, работа и регулировка

Клапан двигателя. Назначение, устройство, конструкция

Это деталь двигателя и одновременно крайнее звено газораспределительного механизма. Клапанная группа включает в себя: пружину, направляющую втулку, седло, механизм крепления пружины. Все эти детали работают в тяжёлых механических и тепловых условиях, испытывая колоссальные нагрузки.

Сопряжение седло-клапан, подвергается наибольшему воздействию высоких температур и ударных нагрузок. Кроме того, детали постоянно испытывают недостаток в смазке по причине высоких скоростей работы. Это вызывает их интенсивный износ.

Требования, предъявляемые к группе:

  • Герметичность работы клапана в сопряжении с седлом;
  • Высокий коэффициент обтекаемости, при входе и выходе рабочей смеси из камеры сгорания;
  • Небольшой вес деталей группы;
  • Детали должны быть высокопрочными и одновременно жёсткими;
  • Стойкость к высоким температурам;
  • Эффективная теплоотдача клапанов;
  • Высокое сопротивление механическим и ударным нагрузкам;
  • Противодействие коррозии.

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.

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.

Пружины клапана

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

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

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

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

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

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.

Выточки под клапана (седла)

Долговечность и правильная работа двигателя внутреннего сгорания напрямую зависят от качества изготовления выточки под клапана. При неправильной стыковке клапана и седла не будет обеспечиваться должная герметичность камеры сгорания, и скорый выход мотора из строя неизбежен. Седла изготавливают непосредственно в головке цилиндра, в данном случае речь идёт о чугунных головках. Либо делают их вставными, из стали, например, в алюминиевых головках.

Вставные седла удерживаются в головке путём запрессовки, или развальцовки.

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.

Устройство клапана | Справочная информация

Справочная информация

Электромагнитные клапаны подразделяются по исполнению на:

«НЗ» — нормально закрытые клапаны.

«НО» — нормально открытые клапаны.

«БС» — бистабильные (импульсные) клапаны, переключение между положениями реализовывается путем подачи кратковременного импульса.

По принципу действия электромагнитные клапаны подразделяются на клапаны прямого действия, срабатывающие при отсутствии перепада давления и клапаны пилотного (непрямого) действия, для работы которых необходим минимальный перепад давления. Также клапаны можно разделить на поршневые и мембранные.

Устройство электромагнитного (соленоидного) клапана

Клапан прямого действия

Клапан пилотного действия

Электромагнитная катушка (соленоид) имеет медную обмотку, защищенную композитным диэлектрическим составом, которая помещается в металлический или литой пластиковый корпус. Степенью защиты катушек IP65 (пылевлагонепроницаемые).

Напряжение питания:

Переменный ток AC220V; AC110V; AC24V.

Постоянный ток DC24V; AC12V.

Шток клапана выполнен из нержавеющий стали.

Крышка и Корпус в зависимости от серии клапана могут быть выполнены из следующих материалов: латунь; нержавеющая сталь; чугун; нейлон, эколон.

Крепеж выполнен из нержавеющей стали

Пружина 1 выполнена из нержавеющей стали

Плунжер выполнен из нержавеющей стали и уплотнения из полимерного материала

Пружина 2 выполнена из нержавеющей стали

Мембрана изготовлена из высококачественных эластичных полимерных материалов специальной конструкции и химического состава.

Свойства материалов мембран и уплотнений.

Благодаря развитию химической промышленности, полимерные материалы из которых создаются мембраны, и уплотнения для соленоидных клапанов SMART получают уникальный набор свойств и отвечают самым различным запросам, и потребностям.

EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Недорогой, химически, термостойкий и износостойкий эластичный полимер. Высокая устойчивость к старению и погодным воздействиям. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, соленым растворам, воде, пару низкого давления, нейтральным газам. Неустойчив к бензину, бензолу керосину, маслам, и углеводородам. Температура применения −40… +140 °С.

FKM – Фторкаучук. Термостойкий и эластичный синтетический полимер. Высокая стойкость к износу, старению, озону и ультрафиолету. Химически устойчивый для кислотных и щелочных сред, нефтепродуктов, для топлива и углеводородов. Применяется для спиртов, воды, воздуха и пара низкого давления при температуре −30… +150 °С. Разрушается эфирами, органическими кислотами.

NBR – Нитрил-бутадиен-каучук. Распространенный и недорогой эластичный полимер, обладающий относительно высокой стойкостью к истиранию и износостойкостью, нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана, воды, морской воды. Температурный диапазон −30… +100 °С. Разрушается бензолом, окислителями и ультрафиолетом.

PTFE – Политетрафторэтилен. Фторполимер, один из самых химически стойких полимерных материалов. Применяется в химической промышленности для кислот и их смесей высокой концентрации, щелочей, растворителей. Устойчив к бензолу, окислителям, маслам и топливам. Используется для агрессивных газов, углеводородов, воздуха, воды и пара. Температурный диапазон −50… +200 °С. Разрушается трифторидом хлора и жидкими щелочными металлами.

TEFLON – Политетрафторэтилен. Запатентованное название фторполимера, на основе PTFE с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Рабочая температура применения в диапазоне −50… +250 °С.

Принцип действия электромагнитного клапана прямого действия.

Нормально закрытый соленоидный клапан.

У данного клапана рабочее положение нормально-закрытое, без напряжения на электромагнитной катушке он закрыт. Мембрана клапана эластична и имеет перепускное отверстие, по центру мембраны расположено запрессованное кольцо с подъемной пружиной из нержавеющей стали и выравнивающий канал. При отсутствии или присутствии давления в системе мембрана и плунжер прижаты к седлу и выравнивающему каналу, усилием возвратной пружины. Так же мембрану будет прижимать давление среды, равное давлению на входе в клапан, поступающее через перепускное отверстие в мембране, в над мембранное пространство.

При подаче напряжения на соленоидную катушку создается электромагнитное поле, в результате плунжер поднимается и открывает выравнивающий канал. В случае если в системе есть давление произойдет снижение давления в над мембранном пространстве, т.к. выравнивающий канал больше в диаметре, чем перепускное отверстие. Таким образом, из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх и клапан открывается. Если в системе нет давления, мембрану потянет в верхнее положение подъемная пружина, которая закреплена на плунжере. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до снятия напряжения с электромагнитной катушки.

Нормально открытый соленоидный клапан.

У данного клапана рабочее положение является нормально-открытым, без напряжения на электромагнитной катушке он открыт. Плунжер поднят, выравнивающий канал открыт. В случае если в системе есть давление, в над мембранном пространстве давление падает, т.к. выравнивающий канал больше в диаметре, чем перепускное отверстие. Таким образом, из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх, и клапан находится в открытом положении. Если в системе нет давления, мембрану поднимает в верхнее положение подъемная пружина, закреплённая на плунжере, который в свою очередь изначально находится в верхнем положении. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до подачи напряжения на электромагнитную катушку.

При подаче напряжения на электромагнитную катушку клапана якорь сжимает подъемную пружину, возвратная пружина выталкивает шпиндель, который оказывает усилие на плунжер и закрывает выравнивающий канал. Мембрана прижимается к седлу за счет усилия возвратной пружины и перепада давления. Электромагнитный клапан будет находиться в закрытом состоянии до подачи напряжения на электромагнитную катушку.

Принцип действия электромагнитного клапана пилотного действия.

Нормально закрытый соленоидный клапан.

У данного клапана рабочее положение является нормально-закрытым, без напряжения на электромагнитной катушке он закрыт. Мембрана клапана прижата к седлу усилием пружины 0,5 бар и давлением среды в над мембранном пространстве, которое поддерживается через перепускное отверстие в мембране и равно давлению на входе в клапан. Пилотный канал, находящийся на выходе из клапана закрыт подпружиненным плунжером и его диаметр больше диаметра перепускного отверстия в мембране. При подаче напряжения на соленоидную катушку создается электромагнитное поле, в результате плунжер поднимается и открывает пилотный канал. Происходит снижение давления в над мембранном пространстве. Из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх и клапан открывается. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до снятия напряжения с электромагнитной катушки.

Нормально открытый соленоидный клапан.

Рабочее положение данного клапана является нормально-открытым, т.е. клапан открыт без подачи на электромагнитную катушку напряжения и есть минимальный перепад давления 0,5 бар. В случае, если в системе на входе в клапан будет, отсутствовать давление или оно будет менее 0,5 бар, то мембрана клапана останется, прижата к седлу усилием пружины 0,5 бар. При подаче напряжения на соленоидную катушку создается электромагнитное поле, в результате плунжер опускается и закрывает пилотный канал. Диаметр пилотного канала больше чем диаметр перепускного отверстия в мембране. Клапан закрывается при помощи пружины и давления среды на входе в клапан, которое попадает в над мембранное пространство через перепускное отверстие в мембране. Электромагнитный клапан будет находиться в закрытом состоянии до снятия напряжения с электромагнитной катушки.

Принцип действия бистабильного электромагнитного клапана.

Данный клапан имеет два постоянных положения «открыто» или «закрыто», переключение между положениями реализовывается путем подачи кратковременного импульса. Мембрана клапана прижата к седлу усилием пружины 0,5 бар и давлением среды в над мембранном пространстве, которое поддерживается через перепускное отверстие в мембране и равно давлению на входе в клапан. Пилотный канал, находящийся на выходе из клапана закрыт подпружиненным плунжером и его диаметр больше диаметра перепускного отверстия в мембране. При подаче кратковременного импульса на соленоидную катушку плунжер поднимается и открывает пилотный канал. Происходит снижение давления в над мембранном пространстве. Из-за разницы давлений мембрана поднимается вверх и клапан открывается. Электромагнитный клапан будет находиться в открытом состоянии до момента подачи импульса обратной полярности на электромагнитную катушку.

Устройство клапана — компания Москлапан

Электромагнитный клапан (клапан соленоидный) состоит из следующих основных деталей: корпуса, крышки, мембраны (поршня), пружины, плунжера, штока и электрической катушки (соленоида).  Корпуса и крышки клапанов отливают из латуни, нержавеющей стали, чугуна или полимеров: полипропилена, эколона, нейлона и др. Клапаны рассчитаны для использования при различных рабочих средах, давлениях и температурах. Для плунжеров и штоков применяют специальные магнитные материалы. Электрокатушки (соленоиды) для клапанов изготовливают в пылезащищенном или герметичном корпусе. Обмотка катушек выполнена высококачественным эмаль проводом из электротехнической меди. Присоединение к трубопроводу резьбовое или фланцевое. Для подключения к электрической сети используется штекер. Управление осуществляется подачей напряжения (или импульса) на катушку.  

Напряжения питания:
Переменного тока, AC: 24В, 110В, 220В;
Постоянного тока, DC: 12В, 24В; 
Допуск по напряжению: ± 10%.
Класс защиты: IP65. 

Основные рабочие положения:
Клапаны электромагнитные по исполнениям бывают: «НЗ» – нормально закрытые клапаны, «НО» – нормально открытые клапаны и «БС» – бистабильные (импульсные) клапаны, переключающиеся с открытого на закрытое положение по управляющему импульсу.

По принципу действия:
Для различных условий эксплуатации применяют клапаны прямого действия, срабатывающие при нулевом перепаде давлении и пилотные клапаны (непрямого действия) – срабатывающие только при минимальном перепаде давления. Так же электромагнитные клапаны подразделяются на запорные (2/2 ходовые), распределяющие трехходовые (3/2 ходовые), и переключающие клапаны (2/3 ходовые).

Мембраны и уплотнения:
Мембраны клапанов изготовлены из эластичных полимерных материалов специальной конструкции и химического состава – EPDM, NBR, FKM, а уплотнения из PTFE или TEFLON. Так же в конструкции клапанов используются новейшие составы силиконовых резин – VMQ и другие полимеры.

Свойства материалов:

EPDM – Этилен-пропилен-диен-каучук. Недорогой, химически и износостойкий эластичный полимер. Высокая устойчивость к старению и атмосферным воздействиям. Устойчив к кислотам, щелочам, окислителям, соленым растворам, воде, пару низкого давления, нейтральным газам. Неустойчив к бензину, бензолу и углеводородами. Температура применения −40… +140 °С. 

NBR – Нитрил-бутадиен-каучук. Распространенный и недорогой эластичный полимер, нейтральный к воздействию бензина, минерального масла, дизельного топлива, растворов щелочей, неорганических кислот, пропана, бутана и воды. Температурный диапазон −30… +100 °С. Разрушается бензолом, окислителями и ультрафиолетом.

FKM – Фторкаучук. Термостойкий и эластичный синтетический полимер. Высокая стойкость к старению, озону и ультрафиолету. Химически устойчивый для кислотных и щелочных сред, нефтепродуктов, для топлива и углеводородов. Применяется для спиртов, воды, воздуха и пара низкого давления при температуре −30… +150 °С. Разрушается эфирами, органическими кислотами.   

PTFE – Политетрафторэтилен. Фторполимер, один из самых химически стойких полимерных материалов. Применяется в химической промышленности для кислот и их смесей высокой концентрации, щелочей, растворителей. Устойчив к  бензолу, окислителям, маслам и топливам. Используется для агрессивных газов, углеводородов, воздуха, воды и пара. Температурный диапазон −50… +200 °С. Разрушается трифторидом хлора и жидкими щелочными металлами.  

TEFLON – Политетрафторэтилен. Запатентованное название фторполимера, на основе PTFE с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Рабочая температура применения в диапазоне −50… +250 °С. 

Принцип действия пилотного электромагнитного клапана

Клапан нормально закрытый 
В статичном положении напряжение на катушке отсутствует – электро клапан закрыт. Запорный орган (мембрана или поршень, в зависимости от типа клапана) герметично прижат, силой действия пружины и давления рабочей среды к седлу уплотнительной поверхности. Пилотный канал закрыт подпружиненным плунжером. Давление в верхней полости клапана (над мембраной) поддерживается через перепускное отверстие в мембране (или через канал в поршне) и равно давлению на входе в клапан. Клапан электромагнитный находится в закрытом положении, пока катушка не окажется под напряжением. 

Для открытия клапана напряжение подается на катушку. Плунжер, под воздействием магнитного поля поднимается и открывает пилотный канал. Так как диаметр пилотного канала больше перепускного, давление в верхней полости клапана (над мембраной) понижается. Под действием разницы давлений, мембрана или поршень поднимается вверх и клапан открывается. Клапан останется в открытом положении, пока катушка находится под напряжением.

Клапан нормально открытый
Принцип действия нормально открытого клапана наоборот – в статичном положении клапан находится в открытом положении, а при подаче напряжения на катушку клапан закрывается. Для удержания нормально открытого клапана в закрытом состоянии, напряжение необходимо подавать на катушку долговременно.

Для правильной работы любых клапанов пилотного действия необходим минимальный перепад давления, ΔP – разница давлений на входе и на выходе клапана. Пилотные клапаны назвают клапанами непрямого действия, т.к. кроме подачи напряжения, необходимо выполнение условия по перепаду давления. Подходит в большинстве случаев, для эксплуатации в системах водоснабжения, отопления, системах ГВС, системах пневмоуправления и др. – везде, где присутствует давление в трубопроводе.

Принцип действия клапана электромагнитного прямого действия

У электромагнитного клапана прямого действия пилотный канал отсутствуют. Эластичная мембрана в центре имеет жесткое металлическое кольцо и через пружину соединена с плунжером. При открытии клапана, под воздействием магнитного поля катушки, плунжер поднимается вверх и снимает усилие с мембраны, которая моментально поднимается и открывает клапан.  При закрытии (отсутствии магнитного поля), подпружиненный плунжер опускается и с усилием прижимает мембрану, через кольцо к уплотнительной поверхности. 

Для клапана электромагнитного прямого действия, минимальный перепад давления на клапане не требуется, ΔPmin=0 бар. Клапаны прямого действия, могут работать как в системах с давлением в трубопроводе, так и на сливных емкостях, накопительных ресиверах и в других местах, где давление минимально или отсутствует.

Принцип действия бистабильного клапана

Бистабильный клапан имеет два устойчивых положения: «Открыто» и «Закрыто». Переключение между ними осуществляется последовательно, подачей короткого импульса на катушку клапана. Особенностью управления является необходимость подачи импульсов переменной полярности, поэтому бистабильные клапаны работают только от источников постоянного тока. Для удержания открытого или закрытого положения подавать напряжение на катушку не требуется!  Конструктивно, бистабильные импульсные клапаны выполнены как пилотные клапаны, т. е. необходим минимальный перепад давления.

Клапан электромагнитный соленоидный (англ. solenoid valve) – это функциональная и надежная трубопроводная арматура. Ресурс работы специальных электромагнитных катушек составляет до 1 миллиона включений. Время, необходимое для срабатывания мембранного магнитного клапана в среднем составляет от 30 до 500 миллисекунд, в зависимости от диаметра, давления и исполнения. Клапаны электромагнитные можно применять как запорные устройства дистанционного управления, так и для безопасности, в качестве отсечных, переключающих или отключающих электроклапанов.

Расположение клапанов (автомобиль)

2.7.

Расположение клапанов

Двигатель можно классифицировать по расположению и типу используемой системы клапанов
(рис. 2.31). С впускным и выпускным клапанами, расположенными на одной стороне цилиндра, вид в поперечном сечении
будет иметь L-образную форму. Поэтому такой тип расположения клапанов называется двигателем с L-образной головкой или двигателем с плоской головкой
. Клапаны в этом случае приводятся в действие одним распределительным валом. это относительно
простая и надежная конструкция, но у конструкции есть два недостатка. Он не может достичь высокой степени сжатия
и вызывает большее загрязнение, поскольку его выхлопные газы содержат большое количество HC
и CO. Причина в том, что поверхности камеры сгорания большие и относительно холодные. Этот
предотвращает сгорание слоев воздушно-топливной смеси вблизи этих поверхностей. Если используется по одному клапану на каждой стороне цилиндра
в качестве модификации вышеуказанного устройства, это называется Т-образной головкой 9.0011 и его компоновка использует два распределительных вала для работы клапанов.
Большинство современных автомобильных двигателей имеют оба клапана в головке блока цилиндров. Это снижает стоимость блока цилиндров
и обеспечивает лучшее дыхание двигателя за счет наличия большого впускного отверстия на одной стороне головки
и большого выпускного отверстия на другой стороне. Головка представляет собой крупную сложную отливку
, в которой предусмотрены отверстия для портов клапанов, охлаждающей жидкости, исполнительных устройств клапанов и смазки. Дополнительная стоимость
и сложность головки блока цилиндров этого типа компенсируются сниженной стоимостью блока и
за счет повышения производительности за счет лучшего дыхания двигателя. Этот тип двигателя называется двигателем
с I-головкой или верхним расположением клапанов (OHV). Также были произведены двигатели с комбинированными характеристиками двигателей L-образной и
I-образной головок.

Рис. 2.31. Устройство клапанов.
Когда один клапан находится в головке, а другой клапан находится в блоке, это называется двигателем
с F-образной головкой. В этой схеме используется один распределительный вал. Это имеет много преимуществ и недостатков
двигателей как с L-образной, так и с I-образной головкой. Двигатель F-head был выпущен ограниченным тиражом. 0011 ция.
Модификация двигателя с двутавровой головкой включает в себя третий малый клапан, расположенный со свечой зажигания
в камере предварительного сгорания, соединенной проходом с камерой сгорания. Во время такта впуска
богатая топливная смесь подается через малый клапан, а бедная смесь через
нормальный впускной клапан. Во время сжатия, когда все клапаны закрыты, часть смеси
выталкивается обратно в камеру предварительного сгорания. Воспламенение происходит легко в богатом заряде, расположенном
в камере предварительного сгорания. Горячие горючие газы устремляются из камеры предварительного сгорания
в тощую смесь в основной камере сгорания, воспламеняя ее. Таким образом, в двигателе может сжигаться очень бедная смесь
, чтобы свести к минимуму выбросы
. Двигатели этого типа называются двухцилиндровыми двигателями с послойным зарядом
.
В двутавровом двигателе с клапанами в головке распредвал
обычно расположен в блоке. Альтернативное расположение
в некоторых двигателях заключается в том, что распределительный вал
расположен над клапанами на головке.
Это называется двигателем с верхним расположением распредвала. Когда распределительный вал
расположен в блоке, верхние клапаны
приводятся в движение через подъемник, толкатель и узел коромысла
.

Рис. 2.32. Расположение распределительного вала.
установлены на головке, клапаны приводятся в действие кулачковым толкателем определенного типа. Расположение
показано на рис. 2.32.
Двигатель с двутавровой головкой и V-образным расположением цилиндров показан на рис. 2.23. На рис. 2.34 показан двигатель с головкой F,
, в котором впускные клапаны расположены в головке, а выпускные — в блоке. Шестицилиндровый 9Плоский двигатель 0011 показан на рис. 2.35. Рядный шестицилиндровый двигатель с верхним расположением клапанов показан на рис. 2.36.
Расположение верхнего распределительного вала показано на рис. 2.37.

Рис. 2.33. Двутавровый V-образный двигатель.

Рис. 2.34. F-образный двигатель.

Рис. 2.36. Рядный шестицилиндровый двигатель OHV.
Основные преимущества двигателей с боковым расположением клапанов заключаются в следующем:
(a) Общая высота двигателя может быть небольшой.
(b) Менее сложное литье головки.
(c) Двигатель с боковым расположением клапанов обычно сохраняет свою «настройку» дольше, чем узел с верхним расположением клапанов и
показывает большую устойчивость к топливу.


(d) Для работы клапанов не требуются толкатели, коромысла и т. д., поэтому
движущихся частей меньше.
(e) Специальный шток клапана, масляные уплотнения не требуются.

Рис. 2.37. Двигатель с верхним расположением распредвала.
С другой стороны, двигатель с верхним расположением клапанов имеет следующие основные преимущества:
(a) Большая доступность.
(6) Лучшее наполнение цилиндров, так как индукции газа способствует действие силы тяжести и портов
можно сделать получше.
(c) Литье блока цилиндров менее сложно.
(d) Можно получить более высокую степень сжатия.
(e) Конструкция камеры сгорания может быть легко изменена по сравнению с двигателем с боковым расположением клапанов.
2.7.1.

Фаза клапана

Клапаны открываются и закрываются очень медленно, чтобы обеспечить бесшумную работу в условиях высокой скорости
. Момент открытия и закрытия обоих клапанов регулируется конструкцией 9.0011 кулачки распредвала двигателя. На практике события четырехтактного цикла не начинаются и заканчиваются
точно в конце тактов. Для лучшего дыхания и выхлопа как впускной, так и выпускной клапаны
имеют периоды опережения, запаздывания и перекрытия. Эти события раннего и позднего открытия и закрытия
можно представить на диаграмме фаз газораспределения. Точки открытия и закрытия клапанов
по отношению к положениям поршня и коленчатого вала называются фазами газораспределения.
Опережение — это открытие клапана до того, как поршень достигнет ВМТ или НМТ.
Запаздывание — это закрытие клапана после достижения поршнем НМТ и закрытие или открытие
(в некоторых случаях) после достижения поршнем ВМТ. f
Перекрытие — это период, в течение которого оба клапана открыты.
Величина опережения или запаздывания при открытии или закрытии клапана и величина перекрытия зависят
от конструкции двигателя (в частности, от расположения портов, впускной и выпускной систем)
и от требуемых характеристик двигателя. Точка открытия впускного клапана
и точка закрытия выпускного клапана зависят от следующих условий:
(а) Скорость потока выхлопных газов вдоль выпускного коллектора, которая, в свою очередь,
зависит от частоты вращения двигателя, открытия дроссельной заслонки, длины и диаметра выпускного коллектора. выхлопная труба
и ограничение потока в глушителе.
(b) Давление во впускных коллекторах, которое зависит от оборотов двигателя и
открытия дроссельной заслонки.
(c) Положение портов по отношению к камере сгорания и друг к другу.

Синхронизация впускного клапана.

В большинстве двигателей впускной клапан приоткрывается перед тем, как поршень
начинает опускаться вниз во время такта всасывания, и закрывается после того, как поршень
начинает движение вверх после завершения такта всасывания.
Это необходимо для открытия клапана
в достаточной степени для полной индукции заряда. Впускной клапан
остается открытым до тех пор, пока поршень не достигнет точки
следующего хода вверх (такта сжатия), поэтому
что давление в цилиндре равно внешнему.
Этот период варьируется в разных конструкциях двигателей автомобилей
в пределах от 28 до 71 градуса поворота коленчатого вала
. Рисунок 2.38 иллюстрирует данные синхронизации клапана
для впускного клапана типичного автомобильного двигателя
, где клапан начинает открываться за 5 градусов до ВМТ
, т. е. в течение 5 градусов такта выпуска,
остается открытым в течение 180 градусов нормального
. ход всасывания и, кроме того, в течение 45 градусов
начало такта сжатия. Это дает впускному клапану
полное открытие на 230 градусов вращения коленчатого вала
.

Выпускной клапан синхронизации.

Выпускной клапан открывается до завершения такта расширения. Благодаря этому газы
имеют выход для расширения, который удаляет
большую часть сгоревших газов, уменьшая величину
работы, которую должен совершить поршень на обратном ходе.
Это компенсирует потерю части силы
расширения из-за открытия выпускного клапана.
Однако клапан не следует открывать слишком рано.
Во время следующего хода вверх, т. е. такта выпуска,
оставшиеся газы вытесняются из выпускного
клапана. Газы находятся под небольшим сжатием и
некоторое количество сжатых отработавших газов остается в
зазоре, когда поршень находится в ВМТ. Поэтому
для наилучшей работы двигателя выпускной клапан
остается открытым в течение короткого времени после коммен-
цемент такта всасывания. Вероятность втягивания
выхлопных газов обратно в цилиндр из-за этого
открытия выпускного клапана невелика, поскольку сжатые
выхлопные газы находятся под более высоким давлением, чем в

Рис. 2.38. Диаграмма фаз газораспределения впускных клапанов.

Рис. 2.39. Диаграмма фаз газораспределения выпускных клапанов. Коллектор
и движение поршня очень мало, на 10-15 градусов движение коленчатого вала
.
На рис. 2.39 показаны данные синхронизации выпускного клапана, когда клапан открывается на 45 градусов до
НМТ и закрывается через 12 градусов после ВМТ. Учитывая нормальное открытие 180 градусов в
такте выпуска, полное открытие выпускного клапана становится равным 237 градусам.
Перекрытие клапанов.
Таким образом, на рис. 2.38 и 2.39 видно, что предварительный вход впускного клапана
на 5 градусов приводит к его перекрытию на 5 градусов с выпускным клапаном. Закрытие выпускного клапана на 12 градусов
после ВМТ дает перекрытие 12 градусов. Таким образом, общее перекрытие составляет 17 градусов.

Онлайн-курсы PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экологические курсы или курсы по энергосбережению

.»

 

 

Рассел Бейли, ЧП

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня нескольким новым вещам, кроме того

познакомив меня с новыми источниками

информации.»

 

Стивен Дедак, ЧП

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они

очень быстро отвечали на вопросы.

Это было на высшем уровне. Буду использовать

снова. Спасибо».

Блэр Хейуорд, P.E.0002 «Веб-сайт прост в использовании. Хорошо организован. Я действительно буду пользоваться вашими услугами снова.

Я передам название вашей компании

другим сотрудникам.»

 

Рой Пфлейдерер, ЧП

Нью-Йорк

«Справочный материал был превосходным, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком

с деталями Канзас

Авария в City Hyatt.»

Майкл Морган, ЧП

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится, что я могу просмотреть текст перед покупкой. Я нашел класс

Информативный и полезный

в моей работе. «

William Senkevich, P.E.

Florida

9000 «. познавательный. Вы

— лучший я обнаружил ».

Рассел Смит, P.E.

Pennsylvania

» Я считаю, что подходы.

материала». На самом деле

человек учится больше

от неудач ».

Джон Скондры, стр.

Way of Teaching. «

Jack Lundberg, P.E.

Висконсин

» I Am Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Im Am Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Am ​​Amp Impled Arvense Why Prese Prise The Cours; т. е. позволяя

Студент для рассмотрения курса

Материал перед оплатой и

Получение викторины. » курсы. Я, конечно, многому научился и

получил огромное удовольствие». 0002 «Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством содержания материалов и простотой поиска

онлайн-курсов

.»

Уильям Валериоти, ЧП

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. Курс был прост для понимания. Фотографии в основном хорошо иллюстрировали

обсуждаемые темы.»

 

Майкл Райан, ЧП

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Нужен 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

 

 

 

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую это

всем инженерам. «

Джеймс Шурелл, P.E.

Ohio

» I практика, и

не основаны на каком-то неясном

разделе

законов, которые не применяются

к «нормальной практике». 7

Марк Каноник, ЧП

Нью-Йорк

«Большой опыт! Я многому научился, чтобы взять его с собой в свою организацию медицинского устройства

».

 

 

Иван Харлан, ЧП

Теннесси

«Материал курса имеет хорошее содержание, не слишком математический, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

 

 

Юджин Бойл, ЧП

Калифорния

»Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо представленной,

, а онлайн -формат был очень

, и легкий до

и легкий до

. Благодарность.»

Патрисия Адамс, ЧП

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия непрерывному обучению физкультуры в рамках временных ограничений лицензиата».

 

 

Джозеф Фриссора, ЧП

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Это помогает иметь

печатный тест во время просмотра текстового материала. Я

2

66 оценил также просмотр предоставлены

фактические случаи.»

Жаклин Брукс, ЧП

Флорида

«Общие ошибки ADA в дизайне объектов очень полезно. Исследование

требовало Исследования в

Документ Но .

Гарольд Катлер, ЧП

Массачусетс

«Это было эффективное использование моего времени. Спасибо за разнообразие выбора

в инженерии дорожного движения, который мне нужен

, чтобы выполнить требования

Сертификация PTOE.

Joseph Gilroy, P.E.E.

999696969696969696969696969696969696969696969696969696. способ заработать CEU для моих требований PG в штате Делавэр. До сих пор все курсы, которые я посещал, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

Дисконтированные курсы ».

Кристина Николас, с.е. дополнительные

курсы. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

необходимость путешествовать.0197

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для инженеров-профессионалов

для получения блоков PDH

в любое время. Очень удобно».

 

Пол Абелла, ЧП

Аризона

«Пока все было отлично! Я мать двоих детей, работающая полный рабочий день, и у меня не так много

времени, чтобы исследовать, где

получить мои кредиты от.»

 

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

62 90 «Это было очень познавательно и познавательно. Легко понять с иллюстрациями

и графиками; определенно облегчает

усвоение всех

теорий. »

Виктор Окампо, P.Eng.

Alberta, Canada

«A good review of semiconductor principles. I enjoyed going through the course at

my own pace during my morning

subway commute

to work .»

Клиффорд Гринблатт, ЧП

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и пройти

викторина. I would highly recommend

you to any PE needing

CE units.»

 Mark Hardcastle, P.E. 

Missouri

«Very good selection тем во многих областях техники».6 Missouri

«У меня есть перепрофилированные вещи.

на 40%.

Конрадо Касем, ЧП

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Буду пользоваться вашими услугами в будущем.»

 

 

 

Чарльз Флейшер, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест, и я фактически проверил, что я прочитал кодексы профессиональной этики

и правила Нью-Мексико

».

 

Брун Гильберт, Ч.П.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили времени и усилий.»

 

 

 

Дэвид Рейнольдс, ЧП

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Будет использовать CEDengineerng

, когда потребуется дополнительная сертификация

.»

 

Томас Каппеллин, ЧП

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все равно выполнили обязательство и поставили

ME, за что я заплатил — много

Оцените! для инженера. »

 

 

Майк Зайдл, ЧП

Небраска

9019

Хорошо расположено. «

Глен Шварц, P.E.

New Jersey

» Вопросы. Вопросы для Messons и Crodeons

«Подходящие для Mensons и Crodeons 9055

.

для деревянного дизайна.»

 

Брайан Адамс, ЧП

Миннесота

«Отлично позвонил по телефону и помог получить 9 советов.»0197

 

 

 

Роберт Велнер, ЧП

New York

«У меня был большой опыт работы с прибрежным строительством — проектирование

.

 

Денис Солано, ЧП

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материал курса этики штата Нью-Джерси был очень

хорошо подготовлено. Мне нравится возможность загрузить учебный материал на

Обзор, где бы ни был и

ВСЕГД. Сохраняйте широкий выбор тем на выбор».

 

 

 

Уильям Бараттино, ЧП

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой чепухи. Хороший опыт.»

 

 

 

Тайрон Бааш, ЧП

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были наводящими и демонстрировали понимание

материала. Тщательный

and comprehensive.»

 

Michael Tobin, P.E.

Arizona

«This is my second course and I liked what the course offered to me that

would help in моя линия

работы.»

 

Рикки Хефлин, Ч.П. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова.»

 

 

 

Анджела Уотсон, ЧП

Монтана

«Простота в исполнении. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата.»

 

 

 

Кеннет Пейдж, ЧП

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о нагревании воды с помощью солнечной энергии.

 

 

Луан Мане, ЧП

Conneticut

«Мне нравится подход, позволяющий зарегистрироваться и иметь возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

вернуться, чтобы пройти тест.»

 

 

Алекс Млсна, ЧП

Индиана

«Я оценил количество информации, предоставленной для класса. Я знаю

Это вся информация, которую я могу

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В реальных Жизненные ситуации ».

South Dkota Deringer, P.E.

South Dakota

999999997 9000 9000

.

курс. «6 Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материал для изучения, затем вернуться

и пройти тест. расписание.»

Майкл Гладд, ЧП

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

 

 

 

Деннис Фундзак, ЧП

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать сертификат PDH

. Спасибо, что сделали этот процесс простым.»

 

Фред Шайбе, ЧП

Висконсин

«Положительный опыт. Быстро нашел подходящий мне курс и закончил его

Один час PDH в

Один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

South Carolina

» I Likeed. Способность к скачиванию Dockments

«I Likeed. и пригодность, до

наличие для оплаты

материала.»

Richard Wymelenberg, P.E.0196 Мэриленд

«Это хорошее пособие по ЭЭ для инженеров, не являющихся электриками».

 

 

 

Дуглас Стаффорд, ЧП

Техас

«Всегда есть место для улучшения, но я не могу придумать ничего в вашем

процессе, который нуждается в

улучшении.»

 

Томас Сталкап, ЧП

Арканзас

«Мне очень нравится удобство прохождения онлайн-викторины и немедленного получения сертификата

.»

 

 

Марлен Делани, ЧП

Иллинойс

«Обучающие модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по

многим различным техническим областям вне

Специальная специализация Без

необходимо путешествовать. »

Gector Guerrero, P.E.

GEORGIAN

9005

GEORGIATE

9005 9005 9005 9005 9005 9005 9005

9005

. двигатель внутреннего сгорания (Патент) | OSTI.GOV

перейти к основному содержанию

  • Полная запись
  • Другое связанное исследование

В этом патенте описан двигатель внутреннего сгорания, содержащий компоненты, образующие камеру сгорания, и пару клапанов тарельчатого типа для управления сообщением с камерой сгорания, при этом головки и штоки клапанов расположены в непосредственной близости. Описанное здесь усовершенствование состоит из: спиральных пружин, каждая из которых действует на соответствующий один из стержней клапана для принудительного перевода клапанов в закрытое положение, витки клапанных пружин расположены так, что их длинная ось и короткая ось расположены в плоскостях, перпендикулярных стержням. клапанов с длинной осью пружин соответствующих клапанов, находящихся в параллельных плоскостях.

Изобретатели:

Йошикава, М.

Дата публикации:
Идентификатор OSTI:
5835010
Номер(а) патента:
США 4572117
Правопреемник:
Yamaha Хацукоки Кабусики Кайша, Ивата
Тип ресурса:
Патент
Отношение ресурсов:
Дата регистрации патента: Дата подачи 14 марта 1985 г.
Страна публикации:
США
Язык:
Английский
Тема:
33 УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ ДВИГАТЕЛИ; ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ; ДИЗАЙН; КЛАПАНЫ; КАМЕРЫ СГОРАНИЯ; КОНТРОЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; ДВИГАТЕЛИ; ОБОРУДОВАНИЕ; РЕГУЛЯТОРЫ ПОТОКА; ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ; 330100* — Двигатели внутреннего сгорания

Форматы цитирования

  • MLA
  • АПА
  • Чикаго
  • БибТекс


Yoshikawa, M. Клапанное устройство двигателя внутреннего сгорания . США: Н. П., 1986.
Веб.

Копировать в буфер обмена


Йошикава, М. Клапанное устройство двигателя внутреннего сгорания . Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена


Йошикава, М. 1986.
«Распределение клапанов двигателя внутреннего сгорания». Соединенные Штаты.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_5835010,
title = {Распределение клапанов двигателя внутреннего сгорания},
автор = {Йошикава, М},
abstractNote = {В этом патенте описывается двигатель внутреннего сгорания, содержащий компоненты, образующие камеру сгорания, и пару клапанов тарельчатого типа для управления сообщением с камерой сгорания, при этом головки и штоки клапанов расположены в непосредственной близости. Описанное здесь усовершенствование состоит из: спиральных пружин, каждая из которых действует на соответствующий один из стержней клапана для принудительного перевода клапанов в закрытое положение, витки клапанных пружин расположены так, что их длинная ось и короткая ось расположены в плоскостях, перпендикулярных стержням.