Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что толкает клапана в двигателе

Как работают клапаны двигателя

Клапан, который пропускает в цилиндр смесь воздуха и топлива, называется впускным. Клапан, через который отработанные газы покидают двигатель, называется выпускным. Для эффективной работы двигателя при любой скорости эти клапаны должны открываться в определенные моменты.

За этот процесс отвечают грушевидные детали (кулачки), которые крепятся к распределительному валу, вращающемуся под действием цепи, ремня или набора шестерен.

Распределительный вал может находиться в верхней части блока. В этом случае над каждым кулачком вала располагаются небольшие металлические цилиндры (толкатели). Когда конец толкателя упирается в коромысло, кулачок воздействует на ножку клапана, который удерживается в поднятом (закрытом) состоянии с помощью сильной пружины.

Двигатель с верхним расположением распределительного вала

В подобной конструкции вал, расположенный в верхней части двигателя, работает под управлением ремня с внутренними зубьями, и контуры кулачков напрямую взаимодействует с толкателями, расположенными над клапанами.

Когда толкатель давит на кулачок, он задействует коромысло, которое ослабляет пружину и открывает клапан. При дальнейшем вращении контура пружина возвращается в первоначальное положение, и клапан закрывается. Такая конструкция характерна для двигателя с верхним расположением клапанов в головке цилиндра.

В некоторых двигателях отсутствуют толкатели, и клапаны открываются и закрываются с помощью двойных или одинарных распределительных валов.

Такая конструкция носит название двигателя с одним распределительным валом и клапанами в головке. В ней меньше подвижных частей, поэтому она является более мощной и может работать на высоких скоростях. В любом случае, между деталями присутствует зазор, чтобы клапан мог свободно закрываться и открываться, когда те расширяются при нагревании.

Зазоры между ножкой клапана и коромыслом или кулачком необходимы для нормальной работы системы, а их отсутствие может вызвать серьезные повреждения составных частей.

При слишком большом зазоре клапаны будут открываться слишком рано, а закрываться слишком поздно, что снизит мощность двигателя и увеличит уровень производимого им шума.

При малом зазоре клапаны не будут нормально закрываться, что приведет к ослаблению компрессии.

В некоторых двигателях зазоры регулируются автоматически под давлением смазочной жидкости.

Распределительный вал с толкателями

При конструкции, согласно которой распределительный вал находится в блоке цилиндров, длинные штанги толкателей воздействуют на коромысла, открывающие клапаны. Двигатели с верхним расположением клапанов в головке цилиндра считаются менее эффективными, чем двигатели с одним распределительным валом и клапанами в головке, т.к. большое количество подвижных частей ограничивает скорость, при которой двигатель может безопасно работать.

В двигателе с верхним расположением распределительного вала и штангами коленчатый вал находится в головке цилиндров.

При вращении вала каждый клапан открывается с помощью толкателя, штанги и коромысла. Клапан удерживается в закрытом состоянии пружиной.

Количество зубьев на звездочке ведущей цепи в два раза превышает количество зубьев на шестерне распределительного вала, поэтому вал вращается в два раза медленнее, чем двигатель.

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке

В некоторых моделях кулачки напрямую воздействуют на короткие рычаги, именуемые пальцами.

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке содержит меньше деталей для управления клапанами. Кулачки напрямую взаимодействуют с толкателями или короткими рычагами (пальцами), которые, в свою очередь, открывают и закрывают клапаны.

Такая система обладает меньшим весом и технической сложностью, т.к. в ней отсутствуют штанги толкателей и коромысла.

Для управления распределительным валом с помощью звездочки на коленчатом вале часто используется длинная цепь, которая иногда провисает. Эта проблема решается добавлением промежуточных звездочек и нескольких коротких цепей с большим натяжением.

Кроме того, могут быть использованы нерастягиваемые резиновые маслоупорные ремни с зубьями, которые цепляются к звездочкам на распределительном и коленчатом валах.

Материалы и конструктивные особенности

В общем виде впускные и выпускные клапаны представляют собой стальную тарелку с длинным стержнем (штоком). По причине того, что клапаны подвергаются огромным тепловым и механическим перегрузкам, требования к материалам и технологиям их обработки довольно высоки. Изделия должны обладать следующими свойствами:

  • Высокая теплопроводность;
  • Высокая твердость;
  • Узкий коэффициент термического расширения;
  • Способность противостоять действию продуктов сгорания и динамическим нагрузкам при нагреве.

В тандеме с клапанами работают пружины, отвечающие за возврат клапана в седло после снятие нагрузки от распредвала и его удержания в закрытом положении, т.е. обеспечения плотной посадки. Также в газораспределительном механизме имеются направляющие втулки, дающие клапанам верное направления для совершения возвратно-поступательных движений. Обычно направляющие втулки имеют форму разборной муфты для более простой выпрессовки и запрессовки по необходимости. В отдельных случаях втулки являются одним целым с головкой цилиндра.

Читать еще:  Шипит двигатель при запуске

Сегодня на изготовление клапанов обычно идут высоколегированные сильхромы и аустенитные стали, устойчивые к экстремальным нагревам при температурах 35-900°C (зависит от типа клапана). Изделия не закаливаются, так как это повышает хрупкость материала. Сразу отметим, что фактически материалам клапанов столь высоки, что полностью им не соответствует ни одна из марок стали. Впрочем, качественные изделия достаточно живучи для того, чтобы прослужить столько же, сколько обычно служит двигатель автомобиля в принципе. При описании геометрии, конструктивных элементов и особенностях изготовления клапанов учитывают:

  • Общую длину L, диаметр тарелки D, диаметр стержня d, угол гантели и угол посадки α;
  • Общую толщину тарелки, высоту края тарелки и высоту седла;
  • Наличие выемки в тарелке и канавки в стержне;
  • Особенности закалки конца стержня.

Впускные и выпускные клапаны имеют отличную геометрию и не являются взаимозаменяемыми. Основное отличие – диаметр тарелки D – тяжело заметить невооруженным взглядом. Также могут незначительно отличаться длины стержней. Пример геометрии (1 – впускной клапан; 2 – выпускной): 1) D = 29 mm, L = 91,3 mm; 2) D = 25 mm, L = 90,2 mm. Однако есть исключение. В большинстве газораспределительных систем общее число клапанов является четным числом. Если число нечетное, то у выпускных клапанов будут тарелки больше диаметра, нежели у впускных. По этой причине при поиске запчастей для ремонта двигателя водителю необходимо проверять коды, уточнять совместимость и изучать геометрические параметры, если они есть в описании изделий.

Двигатель, имеющий один вал распределителя

Существуют двигатели внутреннего сгорания, не имеющих толкатели, поэтому для открытия и закрытия затворов используется распределительный вал в виде одинарного типа. Называется эта конструкция – однораспредвальный двигатель. Там детали клапана помещаются в головке. Конструкция имеет мало подвижных частей, именно это способствует ее надежности, позволяя действовать даже тогда, когда скорость автомобиля на пределе. При этом материал, из которого изготавливаются запчасти – металл (специальный сплав).

Для более эффективной работы мотора между элементами должно быть свободное пространство – зазор. Если зазоры между затворной ножкой, кулачком или коромыслом отсутствуют, тогда система будет работать на износ, вызвав серьезные повреждения.

Также стоит отметить, что излишние зазоры приведут к тому, что клапан совершит открытие раньше времени, а закрытие позже. Таким образом, сила ДВС будет снижена, а под высоким давлением затворов ход будет осуществляться шумнее.

Если же зазор будет мал, то и давление станет меньше, это приведет к тому, что ход затвора станет весьма затруднительным, тем самым автомобиль будет терять мощность.

Есть такие двигатели внутреннего сгорания, которые работают автоматически, сами подстраивая затворы под нужное действие. Для этого нужно обильное количество смазочной жидкости, ведь именно под ее давлением будет работать система клапанов.

Как будут работать клапана при неправильно выставленном зазоре

Двигатель работает в жёстком температурном режиме, от высокой температуры металл расширяется. Поэтому, если толкатель плотно прижимается к кулачку распредвала, происходит следующее:

  1. При нагреве впускной клапан не сможет герметично прилегать на своё место, и часть воспламенившейся смеси будет выброшена через эту щель.
  2. Из-за неплотного прилегания широкой части клапана к блоку нарушается его охлаждение, и он быстрее разрушается. Особенно это касается выпускных клапанов, работающих в более жестких температурных условиях. Впускные охлаждаются поступающей смесью.
  3. Нарушается компрессия, мощность заметно падает, износ деталей сильно ускоряется.

То же самое произойдет, если неплотно закрываются выпускные клапана.

Уменьшится зазор может из-за износа фаски на широкой части клапана – «тарелке», да и его «седло» также изнашивается из-за постоянных ударов и высокой температуры. Поэтому «тарелка» постепенно утопает в «седле» немного глубже, а толкатель приближается к кулачку. Конечно, эти величины очень малы – микроны, но всё-таки постепенно начинают сказываться на работе двигателя.

Случается и обратная ситуация, когда зазор слишком велик. Например, неизбежно происходит износ кулачков распредвала и поверхности толкателя. Зазор между ними увеличивается. В итоге нарушается работа двигателя – впускные клапана открываются чуть позже, и смесь не успевает попасть в камеру сгорания в достаточном количестве.

В любом случае, как только двигатель стал хуже «тянуть», тем более еще и работать с большим шумом, пора отправляться на СТО. Иначе однажды поездка закончится вызовом эвакуатора, а затем заменой некоторых узлов двигателя. Так экономия нескольких сотен рублей и часа времени приводит к длительному и дорогостоящему ремонту.

Читать еще:  Двигатель бмв n46b20bd характеристики

Стоимость ремонта погнутых клапанов

Ремонт подобного типа обычно обходится автовладельцу достаточно дорого, как минимум 15 тыс. рублей, а в случае повреждения головы сумма может значительно возрасти. При тяжёлых повреждениях может потребоваться даже новая голова, а пересбор не имеет смысла.

Загнутые клапана нельзя выгибать обратно! Некоторые недобросовестные автосервисы говорят, что имеют запчасти для Вашего авто в наличии, но на самом деле выгибают их обратно, что является недопустимым. Обязательно просить после ремонта показать деформированные детали.

Для того чтобы не загнулись клапана на автомобиле необходимо своевременно производить замену ремня грм на автомобилях, а также помнить, что стоимость замены ремня грм составляет 10% от стоимости ремонтных работ при его обрыве.

Это довольно сложный алгоритм определения зазора, для которого мастер пользуется специальными щупами. Знание этого процесса вам вряд ли пригодится, так как самостоятельно отрегулировать клапана решится не всякий даже очень опытный автомобилист. А вот мастер подберёт нужные шайбы или заменит толкатели в зависимости от потребности вашего мотора.

Фото:todoautos.com.pe

avtoexperts.ru

Одна из страшных тем в разговорах автомобилистов – почему гнутся клапана, на каких автомобилях возможна эта поломка, и как ее предотвратить. Сегодня мы подробно расскажем о причинах, по которым выходят из строя клапана двигателя и мерах профилактики этой неисправности.

За что отвечают клапаны в моторе

Для начала немного теории. Наверняка каждый автолюбитель знает, сколько цилиндров в моторе его автомобиля, а вот сколько в нем клапанов – на этот вопрос ответ дадут не все. В большинстве современных двигателей насчитывается от восьми до шестнадцати клапанов (по два или четыре на один цилиндр), есть силовые установки (восьми или двенадцатицилиндровые), у которых количество клапанов – от 24 до 32-х.

Клапан – важная деталь газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя машины, которая располагается в головке блока цилиндров, отвечает за своевременную подачу воздуха в цилиндр и вытеснения из него отработанного газа.

Причем, один и тот же клапан не может выполнять указанные функции, а потому каждый цилиндр оборудован двумя видами клапанов – впускными, которые подают в камеру сгорания воздух, и выпускными, которые выдавливают из этой камеры продукты сгорания топливовоздушной смеси.

Есть двигатели, у которых на один цилиндр приходятся по два выпускных и впускных клапана, а есть такие, где впускных клапанов больше, чем выпускных (трех и пятиклапанные цилиндры). В строении клапана различают две части: тарелку и стержень. Именно стержень клапана и попадает под удар, когда из строя выходит один из элементов газораспределительного механизма.

В рабочее состояние клапаны приводит распределительный вал, который, вращаясь вокруг своей оси в головке блока цилиндров, поднимает одни и опускает в цилиндры другие клапаны – это так называемые газораспределительные фазы. В свою очередь, распредвал в движение приводит коленчатый вал – оба этих элемента ГРМ связаны между собой приводом, который может быть зубчатым, ременным или цепным. Зубчатая передача вращает распределительный вал в блоке цилиндров, а ременная или цепная – в головке блока цилиндров.

В настоящее время наибольшее распространение получили двигатели, в газораспределительном механизме которых используется ремень или цепь. Ременной тип привода проще по своей конструкции, но менее надежен, чем цепной. Цепной тип привода, в свою очередь, устроен сложнее – в его механизм входят натяжные ролики и успокоители. Мы неслучайно столько внимания уделили деталям газораспределительного механизма – понимание принципа его работы поможет нам в дальнейшем определить причины, по которым гнет клапана.

Почему гнутся клапаны

И у газораспределительного механизма с ременным приводом, и у ГРМ с цепным приводом может настать момент, когда выходит из строя ременная или цепная передача. Обрыв ремня ГРМ или растяжение звеньев цепи ГРМ, которые не в состоянии зацепиться за зубья шестерен распределительного вала (проскальзывание) ведет к тому, что распредвал резко останавливается, а коленчатый вал продолжает свое движение.

В этот момент клапаны утапливаются в цилиндр, а им навстречу поднимается поршень. Сила подъема поршня намного больше, чем у опускающихся клапанов, поэтому поршень ударяет по тарелке клапана, а стержень, не выдерживая этого удара, сгибается или даже ломается. Происходит полная остановка двигателя, заводить который снова не рекомендуется, чтобы не спровоцировать более серьезной поломки – выхода из строя поршней, что чревато дорогостоящим ремонтом головки блока цилиндров.

Читать еще:  Газ 31029 двигатель троит

Как определить, что клапана погнулись

Установить на глаз, что при обрыве ремня или проскальзывании цепи ГРМ загнуло клапана, нельзя. Для этого нужно провести две нехитрые операции.

Для начала установим на ролики по меткам новый ремень ГРМ и потихоньку прокрутим коленчатый вал. Достаточно от двух до пяти оборотов чтобы определить, что клапана погнуты: если вращение свободное, то стержни клапанов целы, если затруднено – клапана загнулись.

Бывает так, что коленвал прокручивается, а клапана все равно загнулись. Как в таком случае определить поломку? Надо замерить компрессию в цилиндрах, предварительно выкрутив свечи зажигания. Если в цилиндре компрессии нет — клапана погнулись.

Как не допустить поломки клапанов

Разберем причины, по которым мог порваться ремень, чтобы понимать, как предотвратить такую поломку.

Причина 1. Истек срок эксплуатации ремня ГРМ. Как и любой другой расходный материал, ремень газораспределительного механизма имеет свой ресурс работы. Производитель автомобиля в руководстве по эксплуатации указывает срок замены ремня ГРМ – для большинства моторов он наступает при пробеге 100-120 тысяч километров. Надеяться на то, что до этого момента ремень будет служить верой и правдой, конечно, можно, но для пущей верности рекомендуем на каждом плановом ТО проводить осмотр состояния ремня и при необходимости провести его замену. В таком случае мы не допустим его обрыва, и, как следствие, не будем расхлебывать проблемы с загнутыми клапанами.

Причина 2. Использование контрафактного ремня ГРМ. Некоторые автолюбители, желая сэкономить, покупают неоригинальные, дешевые ремни ГРМ, которые рвутся на малых пробегах – 5-7 тысяч километров. Совет – относитесь ответственно к покупке ремня ГРМ, лучше заплатить больше за этот расходник, чем потом раскошелиться на дорогостоящий ремонт головки блока цилиндров.

Причина 3. Поломка помпы ГРМ. В конструкции газораспределительного механизма некоторых двигателей помпа соприкасается с ремнем, и при выходе из строя этого узла его заклинивает, в результате чего ремень трется о помпу и перетирается, что приводит к его обрыву. Помпа изнашивается на тех же пробегах, что и ремень ГРМ, поэтому при замене ремня рекомендуем установить новую помпу.

Причина 4. Износ распределительного вала. Эта поломка происходит на больших пробегах двигателя (от 150 тысяч км и более), а потому встречается не так часто. Заклинивание распредвала может привести к разрыву ремня ГРМ. Именно поэтому при покупке подержанного автомобиля с большим пробегом настоятельно советуем взглянуть на состояние распредвала.

Причина 5. Неисправность навесного оборудования привода ГРМ. Ремень газораспределительного механизма движется на роликах, которые тоже могут изнашиваться, заклинивать, что приводит к разрыву ремня и загибании клапанов.

Рекомендуем на каждом ТО проверять состояние натяжных роликов, регулярно смазывать и подтягивать их крепления, и при необходимости заменять их новыми.

Хотя двигатели с цепным приводом ГРМ считаются более надежными, бывает, что гнет клапана и у них. Происходит это по двум причинам: звенья цепи растягиваются или выходит из строя навесное оборудование привода (натяжные ролики и успокоители). Основная причина, по которой растягиваются звенья цепи ГРМ – некачественный материал, из которого она изготовлена. Такая беда случилась с двигателями Volkswagen TSI в середине 2000-х годов: немецкий автопроизводитель заказал цепи у недобросовестного подрядчика, и они начали выходить из строя на 20-40 тысячах пробега, провоцируя загибание клапанов. Чтобы у таких моторов не гнули клапана, следует периодически проводить диагностику цепи ГРМ и навесного оборудования и по необходимости менять их на новые.

Помимо этих способов предотвратить загиб клапанов можно, сделав на головках поршней специальные углубления, которые по своим габаритам будут соответствовать стержням клапанов. Если случится обрыв ремня или проскочит цепь, то, при остановке распредвала стержни клапанов не уткнутся в головки поршней, а войдут в углубления и остановятся там. Правда, у этого способа есть и свои минусы: двигатель с такими «тюнингованными» поршнями теряет до семи процентов своей мощности. Готовы ли вы дефорсировать мотор своего «железного коня» ради сохранности клапанов при выходе из строя привода ГРМ?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector