Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как работают клапаны двигателя


Как работают клапаны в двигателе?

Если Вы читали статью о работе двигателя, то знаете, что существует 4 такта работы мотора:

  1. впуск,
  2. сжатие,
  3. сгорание,
  4. выпуск.

В современных двигателях на каждый цилиндр приходится 4 клапана: два впускных и два выпускных - они работают попарно - т.е. два впускных клапана открываются одновременно и два выпускных одновременно (но отличное время от времени открытия впускных). Это контролируется распределительным валом. Во время такта впуска, когда цилиндр движется вниз, открывается пара впускных клапанов, чтобы смесь топлива и воздуха могла впрыснуться в камеру сгорания цилиндра. Затем клапан закрывается, цилиндр движется уже наверх, и, следовательно, происходит сжатие смеси. Когда цилиндр достигает верхней точки, происходит взрыв этой смеси (инициируемый свечой в бензиновых двигателях и крайней степенью сжатия в дизельных). Теперь цилиндр из-за возникшего по причине взрыва давления движется вниз, а, когда достигает крайней нижней точки, открывается пара выпускных клапанов, чтобы были выдавлены цилиндром отработавшие газы, когда тот снова начнёт двигаться вверх.

Ничего сложного, не правда ли? Но из чего состоит цепочка работы клапанов, откуда они знают, когда им открываться и закрываться. Увы и ах, но в эру умнейших компьютеров, эта операция контролируется всего лишь какими-то грушевидными отростками на валу, который приводится во вращения от коленчатого вала двигателя. Этот вал называется распределительным или распредвалом в обиходе.

К распредвалу идёт ремень или цепь ГРМ, которая имеет зубцы и предназначен для очень точной передачи оборотов коленчатого вала (который приводится в движение цилиндрами двигателя) распредвалу. На самом распредвале расположены так называемые кулачки, яйцевидные "отростки" на валу, которые и толкают клапаны в нужный момент. И вот как это выглядит:

Распределительный вал, установленный в блоке цилиндров, имеет мелкие металлические нажимные цилиндры (кулачки), расположенные выше самого клапана и металлического толкателя, который находится между клапаном и кулачком. Когда распредвал крутится, крутятся и кулачки, и когда выступающая их часть поворачивается вниз, то она толкает толкатель, который передаёт толчок клапану, который и открывается. А когда кулачок перестаёт нажимать на толкатель, пружина клапана позволяет ему подняться обратно вверх, чтобы закрыться. Это называется подвесной системой клапанов (OHV).

Клапаны в двигателе - как они работают

Газы поступают в камеру сгорания и выходят из нее через проходы в головке блока цилиндров, называемые порта , Этот поток газов контролируется клапанами. Есть два комплекта клапанов - один для управления впуском и один для выпуска. Клапаны должны создавать минимальное препятствие потоку газов, когда они открыты, и создавать газонепроницаемое уплотнение, когда они закрыты.

На такте впуска впускной клапан будет открыт, и смесь воздуха и топлива может войти.Затем клапан закроется, так что смесь можно сжать и сжечь, затем выпускной клапан открывается на такте выпуска, так что сгоревшая смесь может быть вытеснена движением поршня вверх.

Клапаны управляются распределительным валом, который в нужное время открывает каждый клапан - либо напрямую, либо через рычажный механизм. Клапаны должны быть синхронизированы с поршнем, чтобы они открывались и закрывались в нужный момент при ходе поршня. ремень ГРМ (Cambelt по-британски) или ГРМ проходит между коленчатым валом и распределительным валом, связывая их вместе, синхронизируя их.

Клапан в сборе

Ранние двигатели экспериментировали со всеми видами конструкций клапанов, но в течение примерно ста лет автомобильные двигатели использовали одну и ту же конструкцию: тарельчатый клапан.

Каждый клапан находится в круглом отверстии, образованном в крыше камеры сгорания. В закрытом состоянии между клапаном и поверхностью, на которую он давит, будет плотное уплотнение, известное как седло клапана , Клапан держится закрытым пружина клапана который толкает против диска, прикрепленного к штоку клапана, называемого фиксатор ,

Давление вытесняющих выхлопных газов сильнее, чем вакуум, втягивающий воздух и топливо. Легче продувать газы давлением, чем всасывать их в вакууме. Вы можете попробовать это самостоятельно, дыша через трубочку для питья, заполнение легких занимает больше времени, чем опорожнение. Это означает, что выхлопные газы перемещаются легче, и поэтому впускные клапаны больше (или более многочисленны), чем впускные клапаны, чтобы обеспечить большую площадь для впускного потока.

клапан

Сам клапан состоит из круглой головки, соединенной с длинным штоком.Шток проходит в направляющей клапана и гарантирует, что клапан может двигаться только вверх и вниз, а не шевелиться из стороны в сторону.

Клапан состоит из двух частей и затем сварен вместе. Головка обычно изготавливается из нержавеющей стали, а стержень из высокоуглеродистой стали. Клапаны в основном изготавливаются из закаленной стали или более экзотических материалов, таких как титан, в высокоэффективных двигателях.

Когда клапан закрыт, он соприкасается с поверхностью по периметру порта клапана.Эта поверхность, на которой сидит клапан, называется седло клапана , Седло должно быть гладким, поскольку оно обеспечивает уплотняющую поверхность, а максимальный контакт между клапаном и седлом гарантирует, что головка цилиндра способна поглощать тепло от клапана. С чугунной головкой седло клапана будет обработано непосредственно в головке, тогда как для более мягких алюминиевых головок, которые не могут противостоять коррозии отработавших газов, седло клапана будет сделано из более прочного металла и запрессовано в головку.

Впускной и выпускной клапаны нагреваются во время работы.Это тепло должно рассеиваться, и это тепло в основном передается через поверхность клапана, через седло клапана и в головку цилиндров, где оно уносится протекающей охлаждающей жидкостью. Тепло также проникает вверх по штоку и через направляющие клапана в головку. Некоторые рабочие стержни клапанов заполнены натрием, который плавится и разбрызгивается внутри штока для улучшения теплопередачи.

[Диаграмма теплового потока в клапанах]

Выпускные клапаны имеют более прочный срок службы, чем впускные клапаны, они подвергаются воздействию более высоких температур, поскольку горячие выхлопные газы текут вокруг и позади них.Они проводят свою трудовую жизнь в тесном контакте с горячими, агрессивными выхлопными газами и поэтому изготовлены из сверхпрочных, жаростойких и коррозионных материалов.

Направляющие клапанов

Клапаны проходят через отверстие в порту, это отверстие будет футеровано трубкой точного фрезерования, называемой направляющая клапана , Направляющая клапана установлена ​​очень близко вокруг стержня клапана, чтобы предотвратить любое боковое движение или покачивание. Плотная посадка означает, что поверхность клапана находится в идеальном положении с седлом клапана.

Этот малый зазор предотвращает утечку масла в отверстие, а также помогает остановить подачу сжатых газов через шток клапана в головку цилиндров.

Направляющие клапанов дополнительно закрыты уплотнение штока клапана Это, в основном, уплотнительное кольцо, которое уплотняет шток клапана, предотвращая попадание избыточного количества масла и газов через направляющую клапана в порт. Некоторое количество масла желательно в направляющей клапана, чтобы предотвратить износ и обеспечить бесперебойную работу.

Пружина клапана

Каждый клапан удерживается закрытым пружина клапана ,Пружина удерживает клапан закрытым, а также удерживает узел клапана в контакте с распределительным валом или коромысла, когда клапан открыт. Чтобы открыть клапан, шток клапана должен давить на натяжение пружины. Сила пружины клапана имеет большое значение.

[Иллюстрация поплавка клапана]

Слишком сильный, и мы тратим силы на открытие и закрытие клапанов, а также увеличиваем износ клапанного механизма. Но если пружина слишком слаба, она не сможет закрыть клапан достаточно быстро на высоких скоростях, клапан будет не в контакте с распределительным валом в состоянии, известном как поплавковый клапан которого мы хотим избежать во все времена.

Пружина клапана располагается вокруг штока клапана и толкается вверх по круглой пластине, называемой фиксатор клапана который заблокирован вокруг штока клапана.

Фиксатор фиксируется на штоке с помощью двух клапанные держатели (также известный как клапаны, цанги или замки). Держатели клапанов имеют коническую форму и вставляются в пазы на штоке клапана, предотвращая скольжение держателя вверх по штоку.

Клапанные подъемники

Клапанные клапаны также называется клапанных подъемников или толкателей цилиндрические проставки, которые находятся между верхней частью штока клапана и кулачком или кулисой.О них мы подробно поговорим в статье о распределительном валу.

распределительный вал

Функция клапанов очень тесно связана с функцией распределительного вала, и оба действуют вместе, причем распределительный вал управляет открытием и закрытием клапанов. Прочитайте статью о распределительном валу для полной картины клапанного механизма.

Неисправности клапана

Поврежденные клапаны вызовут плохое сжатие и серьезные проблемы с двигателем.Результат отказа клапана в одном цилиндре будет находиться где-то в масштабе между неработающим двигателем и плохой работой - в зависимости от количества цилиндров в двигателе.

Отказ клапана почти всегда приводит к потере сжатия в поврежденных цилиндрах из-за отказа клапана запечатать камеру.

Сгоревшие клапаны

А сгоревший клапан происходит, когда часть поверхности клапана повреждена в результате нагрева или коррозии.Если клапан не сидит идеально, из-за изгиба или небольшой трещины, то выхлопные газы могут просочиться через небольшую область в клапане. Концентрация газов в этой области будет стремиться попасть в головку клапана, вызывая дальнейший износ. Сгоревший клапан вызовет плохое уплотнение вокруг клапана, что приведет к потере сжатия в цилиндре.

Гнутый клапан

Клапаны находятся в постоянном движении с поршнями, синхронизированными с помощью ремня ГРМ или цепи.Если ремень ГРМ защелкивается или прыгает, то мощный поршень может коснуться клапана, и это приведет к изогнутый клапан , Двигатель, в котором поршень и клапан могут перекрываться, известен как интерференционная конструкция - большинство современных двигателей дизайн помех , двигатель без помех имеет зазор между поршнем и клапаном, даже когда клапан полностью открыт и поршень находится на вершине своего хода.

После того, как клапан согнут, он не сможет правильно сесть, что приведет к плохому сжатию.В зависимости от силы контакта между поршнем и клапаном, может быть нанесено дополнительное повреждение направляющей клапана.

,

Двигатель - как клапаны открываются и закрываются

клапан который позволяет смесь в цилиндр впускной клапан; тот, через который выходят отработавшие газы, является выпускным клапаном. Они предназначены для открытия и закрытия в точные моменты времени, чтобы позволить двигатель эффективно бегать на всех скоростях.

Операция контролируется грушевидными лепестками, называемыми кулачками, на вращающемся валу, распределительный вал движимый цепью, ремнем или набором шестерни из коленчатый вал ,

Где распределительный вал установлен в блокировка двигателя , маленькие металлические цилиндры толкатели сидеть в каналах над каждым кулачком, и из толкателей металлический толкатель выдвигается в крышка цилиндра ,Вершина каждого толчка встречает коромысло который опирается на шток клапана, который удерживается в поднятом (закрытом) положении сильной спиральной пружиной пружина клапана ,

Когда толкатель поднимается на кулачке, он поворачивает рычаг качания, который толкает клапан вниз (открывается) к давление своей весны. Как кулачок вращается дальше, пружина клапана действует, чтобы закрыть клапан. Это называется системой верхних клапанов (OHV).

Некоторые двигатели не иметь толкателей; клапаны управляются более непосредственно с помощью одинарных или двойных распределительных валов в самой головке блока цилиндров системы кулачка верхнего расположения.

Поскольку между распределительным валом и клапаном имеется меньше движущихся частей, метод верхних кулачков (OHC) более эффективен и вырабатывает большую мощность для двигателя с заданной мощностью, чем двигатель с толкателями, поскольку он может работать на более высоких скоростях. В любой из этих систем должен быть некоторый свободный ход рабочего механизма, чтобы клапан мог полностью закрыться, когда детали расширились за счет нагрева.

Предварительно установленный щуп зазор важно между шток клапана и коромысла или кулачка для расширения.Зазоры в толкателе сильно различаются на разных автомобилях, и неправильная регулировка может иметь серьезные последствия.

Если зазор слишком велик, клапаны открываются поздно и закрываются рано, что снижает мощность и увеличивает шум двигателя.

Слишком маленький зазор препятствует правильному закрытию клапанов с последующей потерей компрессия ,

Некоторые двигатели имеют саморегулирующиеся толкатели, которые гидравлически управляются давлением масла в двигателе.

Система верхних клапанов (OHV), управляемая толкателями, имеет коленчатый вал рядом с коленчатым валом в блоке цилиндров и параллельно ему.

По мере вращения коленчатого вала каждый клапан открывается с помощью толкателя, толкателя и коромысла. Клапан закрыт давлением пружины.

Цепь привода распределительного вала звездочка имеет в два раза больше зубьев, чем звездочка коленвала, так что распределительный вал вращается с половинной частотой вращения двигателя.

Двигателю с верхними кулачками (OHC) требуется меньше деталей для работы клапанов. Кулачки действуют непосредственно на ковшовые толкатели или на короткие рычаги - известные как пальцы - которые, в свою очередь, действуют непосредственно на стержни клапана.

Система обходится без дополнительного веса и механической сложности толкателей и коромысел.

Длинная цепь часто используется для привода распределительного вала от звездочки на коленчатом валу, но такая длинная цепь имеет тенденцию к «кнуту». В некоторых конструкциях эта проблема решается путем установки промежуточных звездочек и двух более коротких приводных цепей, которые находятся под напряжением.

Как работают клапанные двигатели | HowStuffWorks

Во время Второй мировой войны инженеры в нацистском режиме разработали некоторые из лучших и самых передовых авиационных вооружений эпохи. Один немецкий истребитель Focke-Wulf Fw 190 какое-то время превосходил все, что союзники могли поднять в воздух.

К счастью для союзников, инженерия на их стороне в конечном итоге перевернула маятник превосходства в воздухе в свою пользу. Прочный, нетрадиционный двигатель, о котором многие люди сегодня даже не слышали, помог нейтрализовать Fw 190 и остальную часть люфтваффе.В своем роде двигатель помог продвинуть союзников к победе [источник: Рикард].

Двигатель с рукавным клапаном, который использовался как на автомобилях, так и на самолетах, приводил в действие быстрые британские истребители, такие как Hawker Typhoon и Hawker Tempest. С их грубой силой они помогли союзникам управлять небом, оказали воздушную поддержку наземным силам и в конечном итоге выиграли войну.

Но что такое двигатель с гильзой и что за смешное название? И почему мы не видим и не слышим о них много сегодня?

Двигатель получил свое название от тонкостенной металлической втулки, которая скользит вверх и вниз внутри каждого цилиндра в процессе сгорания.Как правило, отверстия во втулке и в цилиндре, в котором она находится, выстраиваются с предсказуемыми интервалами для удаления выхлопных газов и всасывания свежего воздуха.

Несмотря на свою почетную репутацию в вооруженных силах, комплексная установка втулочных клапанов уступила тому, что мы используем сегодня в двигателях внутреннего сгорания, толкатели клапанов. В самолетах, конечно, поршневые силовые установки всех типов в значительной степени уступали реактивным двигателям.

Но держись - пока не воспринимай гильзу как бесполезную историческую реликвию.

По крайней мере, одна компания стремится вернуть в действие почтенный рукавный двигатель, но с несколькими современными изменениями.

На следующих нескольких страницах мы рассмотрим только то, что заставляет двигатель клапана с втулкой вращаться. Мы также рассмотрим, почему он потерял благосклонность, а также причины, по которым он призван сейчас, спустя более столетия после своего изобретения, служить в другой «борьбе».

Этот контент не совместим с этим устройством.

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.