8-900-374-94-44
Клапанный механизм – это основной исполнительный компонент ГРМ (газораспределительный механизм) современного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно этот узел отвечает за безупречно точную работу мотора и обеспечивает в процессе работы:
Клапаны – ключевые детали механизма, которые должны гарантировать полную герметизацию камеры сгорания при воспламенении в ней топлива. Во время работы мотора они испытывают постоянно высокую нагрузку. Вот почему к процессу их изготовления, а также особенностям конструкции, регулировкам и непосредственно самой работе клапанов ДВС предъявляются жесткие требования.
Для нормальной работы двигателя в конструкции газораспределительного механизма предусмотрена установка двух типов клапанов: впускных и выпускных.
Первые отвечают за пропуск в камеру сгорания топливовоздушной смеси, вторые – за отвод отработанных газов.
Клапанная группа (одновременно является оконечным элементом системы ГРМ) включает в себя основные детали:
Эксперты MotorPage.Ru обращают внимание автовладельцев на тот факт, что именно сопряжение «седло-клапан» при работе мотора подвергается самой высокой степени воздействия экстремальных температур и разнонаправленным (вверх, вниз, в стороны) механическим нагрузкам.
Кроме того, из-за скоростной работы образуется недостаточное количество смазки. В результате – интенсивный износ и необходимость проведения ремонта двигателя, замены и установки новых деталей ГРМ с последующей регулировкой зазоров.
К каждой паре и группе клапанов предъявляются следующие требования:
Главное предназначение клапана – своевременное открывание и закрывание технологических отверстий в блоке цилиндров для выпуска отработанных газов и впуска очередной порции топливовоздушной смеси.
В процессе работы двигателя основание выпускного клапана нагревается до высоких температур. У бензиновых моторов этот параметр достигает 800 — 900°С, у дизельных силовых агрегатов – 500 — 700°С. Впускные работают при температуре порядка 300°С.
Чтобы обеспечить необходимый уровень устойчивости к таким нагрузкам, для изготовления выпускных клапанов используют специальные жаропрочные сплавы и материалы, содержащие большое количество легирующих присадок.
Конструктивно деталь состоит из двух частей:
Для защиты от коррозии поверхность выпускных клапанов в местах контакта с цилиндром покрывается специальным сплавом толщиной 1,5 – 2,5 мм.
К впускным клапанам требования не столь жесткие, поскольку в процессе работы двигателя они охлаждаются свежей топливовоздушной смесью. Для изготовления стержней используются низколегированные марки сплавов с повышенными параметрами прочности, а тарелки делают из жаропрочных сталей.
Пружины. В системе ГРМ эта деталь работает в условиях экстремально высоких температурных и механических нагрузок. Задача – обеспечить плотный и надежный контакт между клапаном и седлом в момент их стыковки.
Нередко в процессе работы пружины ломаются, испытывая повышенные нагрузки, зачастую это происходит по причине вхождения ее в резонанс. Как отмечают эксперты Моторпейдж, риск подобных неисправностей гораздо ниже при использовании пружин с переменным шагом витков. Также достаточно эффективны конические или двойные (усиленные) модели.
Пружины для клапанов изготавливают из специальной легированной стальной проволоки.
Ее закаляют и подвергают отпуску (технологические операции, используемые в металлургическом производстве). Защиту от коррозии обеспечивает дополнительная обработка оксидом цинка или кадмия.
Втулки. Обеспечивают отвод излишков тепловой энергии от стержня клапана, а также его перемещение в заданной (возвратно-поступательной) плоскости. Эти направляющие элементы системы постоянно омываются раскаленными парами и отработанными выхлопными газами. Функционируют также в условиях экстремальных температур.
Потому к материалу изготовления втулок тоже предъявляются высокие требования – хорошая износоустойчивость, стойкость к максимально допустимым температурам и трению. Данным запросам соответствуют некоторые виды чугуна, алюминиевая бронза, высокопрочная керамика. Именно эти материалы и используются для производства втулок.
В момент открытия выпускного клапана из камеры сгорания удаляются отработавшие газы
Двигатель
Выпускной клапан — элемент газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания.
Обеспечивает выпуск отработавших газов из камеры сгорания.
Камера сгорания должна быть герметичной в момент, когда в ней вспыхивает топливо. После того как энергия вспышки израсходована, из камеры необходимо удалить отработавшие газы, заполнить ее воздухом и бензином, и подготовить к новой вспышке. Для удаления выхлопных газов в головке блока цилиндров установлены тарельчатые клапана, обеспечивающие надежную герметизацию камеры сгорания в момент, когда они закрыты.
Выпускные клапаны расположены в головке блока цилиндров. Впуск топливо-воздушной смеси в цилиндр происходит при условии разрежения в камере сгорания, а выпуск – в условиях повышеного давления. Это значит, что после сгорания газы стремятся просочиться наружу, и для их выпуска достаточно открыть клапан. Поэтому, кстати, выпускные клапана всегда меньше, чем впускные — всасывающая сила разрежения уступает силе давления, выталкивающей газы наружу.
Клапанный механизм требует точной регулировки.
Если клапан закрывается слишком рано, недогоревшие газы очень быстро сожгут его
Для надежной герметизации камеры сгорания во всех современных двигателях используются тарельчатые клапаны. Преимуществ у такой конструкции несколько. Клапан, состоящий из тарелки, и стержня, прост и надежен, как гвоздь. Переход от фаски к стержню выполнен плавно, что придает клапану необходимую прочность. Кроме того, коническая форма перехода способствует уменьшению сопротивления газов и улучшению герметизации.
Выпускной клапан открывается от усилия кулачка распределительного вала. Возвратно-поступательные движения шток клапан совершает во втулке, запрессованной в головку блока цилиндров.
В головке же находится и седло клапана. По сути, это углубление, чья форма соответствует форме верхней части тарелки. Седло и тарелка с высокой точностью притираются друг к другу. Это исключает прорыв газов из камеры сгорания в момент, когда клапана закрыты.
При появлении первой трещины на тарелке процесс разрушения приобретает характер цепной реакции.
Чем больше трещина, тем больше перегрев от прорывающихся наружу струй несгоревшего топлива
Верхняя часть стержня выпускного клапана имеет выточку. В нее устанавливаются «сухари» – разрезанное на две половины коническое кольцо. С их помощью тарелка пружины держится на клапане. Пружина создает усилие, необходимое для возврата клапана в закрытое положение.
Отдельные автомобильные двигатели имеют специальный механизм для принудительного проворачивания клапана. Таким образом обеспечивается равномерный износ детали.
Выпуск отработанных газов происходит в тот момент, когда поршень цилиндра движется от нижней мертвой точки к верхней. Выпускной клапан ДВС работает в условиях повышенной нагрузки. Нагрев головки клапана во время работы двигателя может достигать 800 градусов.
Агрессивные отработанные газы вызывают коррозию выпускных клапанов. Продукты неполного сгорания топлива приводят к прогоранию.
После определенного периода работы тарелка выпускного клапана и седло в головке блока покрываются нагаром.
Высокая температура накаляет нагар. Происходит выжигание опорной поверхности выпускного клапана. Это влечет за собой потерю герметичности. Появляются нарушения в работе двигателя: падает мощность, затрудняется запуск двигателя. В образовавшиеся щели устремляется под давлением струя горячих неотработанных газов. Это еще сильнее нагревает головку клапана. Как результат – деформация головки и разрушение клапана. При разрушении клапана работа цилиндра фактически прекращается.
Чтобы противостоять эрозии от перегрева выпускные клапаны изготавливаются из жаростойкой стали (хромникельвольфраммолибденовая сталь).
При замене разрушенного клапана притирка к седлу — абсолютно обязательна. Если клапан не притереть, его придется менять снова, и очень скоро
Основа сплава, из которого производятся выпускные клапана — никель. Этот металл повышает сопротивляемость клапана к механическому износу.
Поскольку выпускной клапан подвергается большей термической нагрузке, чем впускной, он имеет другую структуру. Стержень выпускного клапана делается полым. Внутренняя полость заполняется металлическим натрием. Это необходимо для улучшения теплообмена.
Современные технологии дают возможность дополнительно защитить выпускные клапаны от агрессивного воздействия.
Самый универсальный способ — плазменно-порошковая наплавка. Кроме этого, существуют методы лазерного легирования и наплавки токами высокой частоты. Эти методы защиты увеличивают стоимость детали, но существенно продлевают срок ее службы.
Изображение предоставлено Максимом Вивцаруком/Shutterstock.com
Клапаны двигателя представляют собой механические компоненты, используемые в двигателях внутреннего сгорания для обеспечения или ограничения потока жидкости или газа в камеры сгорания или цилиндры и из них во время работы двигателя. Функционально они аналогичны многим другим типам клапанов в том, что они блокируют или пропускают поток, однако они представляют собой чисто механическое устройство, которое взаимодействует с другими компонентами двигателя, такими как коромысла, чтобы открываться и закрываться в правильной последовательности и с правильное время.
Термин «клапан двигателя» может также относиться к типу обратного клапана, который используется для впрыска воздуха в составе систем контроля выбросов и рециркуляции отработавших газов в транспортных средствах. Этот тип клапана двигателя не будет рассматриваться в этой статье.
Клапаны двигателя являются общими для многих типов двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине, дизельном топливе, керосине, природном газе (СПГ) или пропане (LP). Типы двигателей различаются по количеству цилиндров, которые являются камерами сгорания, которые генерируют энергию от воспламенения топлива. Они также различаются по типу работы (2-тактный или 4-тактный) и по конструктивному расположению клапанов в двигателе [верхний клапан (OHV), верхний кулачок (OHC) или клапан в блоке (VIB)]. .
В этой статье будет кратко описана работа клапанов двигателя в типичных двигателях внутреннего сгорания, а также представлена информация о типах клапанов, их конструкции и материалах.
Дополнительную информацию о других типах клапанов можно найти в нашем соответствующем руководстве Общие сведения о клапанах .
Большинство клапанов двигателей спроектированы как тарельчатые клапаны из-за их хлопкового движения вверх и вниз и имеют головку клапана с коническим профилем, которая прилегает к обработанному седлу клапана для герметизации прохода жидкостей или газов. Их также называют грибовидными клапанами из-за характерной формы головки клапана. На рис. 1 показана номенклатура различных элементов типичного клапана двигателя.
Изображение предоставлено: https://dieselnet.com
Двумя основными элементами являются шток клапана и головка клапана. Головка содержит скругление, которое ведет к поверхности седла, обработанной под определенным углом, чтобы соответствовать обработке седла клапана, с которым оно будет совпадать.
Прилегание поверхности клапана к седлу клапана обеспечивает герметичность клапана против давления сгорания.
Шток клапана соединяет клапан с механическими элементами двигателя, которые приводят клапан в действие, создавая усилие для перемещения штока против давления посадки, создаваемого пружиной клапана. Удерживающая канавка используется для удерживания пружины на месте, а кончик штока клапана неоднократно контактирует с коромыслом, толкателем или подъемником, который приводит клапан в действие.
Четырехтактные или четырехтактные двигатели внутреннего сгорания используют два основных типа клапанов – впускной клапан и выпускной клапан. Впускные клапаны открываются, чтобы обеспечить подачу топливно-воздушной смеси в цилиндры двигателя перед сжатием и воспламенением, а выпускные клапаны открываются, чтобы обеспечить выпуск выхлопных газов из процесса сгорания после того, как произошло воспламенение.
При нормальной работе коленчатый вал в двигателе, к которому прикреплены поршни, связан с распределительным валом как часть узла клапанного механизма двигателя.
Движение коленчатого вала передает движение распределительному валу через зубчатую цепь, зубчатый ремень или другой зубчатый механизм. Синхронизация и выравнивание между положением коленчатого вала (которое определяет положение поршня в цилиндре) и положением распределительного вала (которое определяет положение клапанов в цилиндре) имеют решающее значение не только для максимальной производительности двигателя, но и для предотвращения помех между поршнями и клапанами в двигателях с высокой степенью сжатия.
В цикле впуска поршень впускного цилиндра перемещается вниз при открытии впускного клапана. Движение поршня создает отрицательное давление, которое помогает втягивать воздушно-топливную смесь в цилиндр. Сразу после того, как поршень достигает нижнего положения в цилиндре (известного как нижняя мертвая точка), впускной клапан закрывается. В цикле сжатия впускной клапан закрывается, чтобы изолировать цилиндр, когда поршень поднимается в цилиндре в крайнее верхнее положение (известное как верхняя мертвая точка), при котором воздушно-топливная смесь сжимается до небольшого объема.
Это действие сжатия служит для обеспечения более высокого давления на поршень при воспламенении топлива, а также для предварительного нагрева смеси, чтобы способствовать эффективному сгоранию топлива. В рабочем цикле воздушно-топливная смесь воспламеняется, что вызывает взрыв, заставляющий поршень опускаться в самое нижнее положение и передающий химическую энергию, высвобождаемую при сгорании воздушно-топливной смеси, во вращательное движение коленчатого вала. В цикле выпуска поршень снова поднимается вверх в цилиндре, в то время как впускной клапан остается закрытым, а выпускной клапан теперь открыт. Давление, создаваемое поршнем, помогает вытеснить выхлопные газы из цилиндра через выпускной клапан в выпускной коллектор. К выпускному коллектору подключена выхлопная система, набор труб, включающий глушитель для снижения акустического шума и систему каталитического нейтрализатора для управления выбросами при сгорании двигателя. Как только поршень достигает верхней части цилиндра в цикле выпуска, выпускной клапан начинает закрываться, а впускной клапан начинает открываться, начиная процесс заново.
В двигателях с несколькими цилиндрами одни и те же четыре цикла повторяются в каждом из цилиндров, но в такой последовательности, чтобы двигатель обеспечивал плавную мощность и сводил к минимуму шум и вибрацию. Последовательность движения поршня, движения клапана и зажигания достигается за счет точной механической конструкции и электрической синхронизации сигналов зажигания на свечи зажигания, воспламеняющие воздушно-топливную смесь.
Движение клапанов двигателя приводится в действие распределительным валом двигателя, который содержит ряд выступов или кулачков, которые служат для создания линейного движения клапана от вращения распределительного вала. Количество кулачков на распределительном валу равно количеству клапанов в двигателе. Когда распределительный вал находится в головке блока цилиндров, двигатель называется конструкцией с верхним расположением распредвала (OHC); когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, двигатель называется конструкцией с верхним расположением клапанов (OHV).
Поддержание надлежащего зазора клапана между штоком клапана и коромыслом или кулачком чрезвычайно важно для правильной работы клапанов. Некоторый минимальный зазор необходим для расширения металлических частей при повышении температуры двигателя во время работы. Конкретные значения зазоров варьируются от двигателя к двигателю, и несоблюдение надлежащего зазора может иметь серьезные последствия для работы и производительности двигателя.
Если зазор клапанов слишком велик, то клапаны будут открываться позже, чем оптимально, и закрываться раньше, что может снизить производительность двигателя и увеличить его шум. Если зазор клапана слишком мал, клапаны не будут закрываться полностью, что может привести к потере компрессии. Гидравлические толкатели клапанов являются самокомпенсирующими и могут устранить необходимость в регулировке зазоров клапанов.
Современные двигатели внутреннего сгорания могут использовать различное количество клапанов на цилиндр в зависимости от конструкции и области применения. Двигатели меньшего размера, например, используемые в газонокосилках, могут иметь только один впускной клапан и один выпускной клапан. В двигателях более крупных транспортных средств, таких как 4-, 6- или 8-цилиндровые двигатели, может использоваться четыре клапана на цилиндр, а иногда и пять.
Клапаны двигателя являются одним из компонентов двигателей внутреннего сгорания, которые подвергаются высоким нагрузкам.
Необходимость надежной работы двигателя диктует, чтобы клапаны двигателя были способны выдерживать многократное и продолжительное воздействие высокой температуры, высокого давления из камеры сгорания, механических нагрузок и напряжений от динамики двигателя.
Впускные клапаны двигателей внутреннего сгорания подвергаются меньшей термической нагрузке из-за охлаждающего эффекта поступающей воздушно-топливной смеси, которая проходит через клапан во время цикла впуска. Выпускные клапаны, напротив, подвергаются более высоким уровням термической нагрузки, находясь на пути выхлопных газов во время выхлопного цикла двигателя. Кроме того, тот факт, что выпускной клапан открыт во время цикла выпуска и не соприкасается с головкой цилиндров, означает, что меньшая тепловая масса поверхности сгорания и головки клапана имеет больший потенциал для быстрого изменения температуры.
Впускные клапаны из-за их более низких рабочих температур обычно изготавливаются из таких материалов, как хром, никель или вольфрамовая сталь.
В выпускных клапанах с более высокой температурой могут использоваться более жаропрочные металлы, такие как нихром, кремний-хром или кобальт-хромовые сплавы.
Поверхности клапанов, которые подвергаются воздействию более высоких температур, иногда делают более прочными за счет приваривания стеллита, который представляет собой сплав кобальта и хрома, к поверхности клапана.
Другие типы материалов, используемых для изготовления клапанов двигателя, включают нержавеющую сталь, титан и Tribaloy 9.сплавы 0067 ® .
Кроме того, покрытия и отделка поверхности могут применяться для улучшения механических свойств и характеристик износа клапанов двигателя. Примеры этого включают хромирование, фосфатирование, нитридное покрытие и вихревую отделку.
Помимо характеристики клапанов двигателя по функциям (впускные и выпускные), существует несколько конкретных типов клапанов двигателей, которые существуют в зависимости от конструкции и материалов.
Основные типы клапанов двигателя включают:
Монометаллические клапаны двигателя, как следует из их названия, изготавливаются из одного материала, из которого состоят как шток клапана, так и головка клапана. Эти типы клапанов двигателей обеспечивают как высокую термостойкость, так и хорошие антифрикционные свойства.
Биметаллические клапаны двигателя, также известные как биметаллические клапаны двигателя, изготавливаются путем соединения двух разных материалов вместе с использованием процесса сварки трением для создания клапана с аустенитной сталью на головке клапана и мартенситной сталью на штоке клапана. Свойства каждой из этих сталей служат оптимальной цели: аустенитная сталь на головке клапана обеспечивает жаропрочность и коррозионную стойкость, а мартенситная сталь на штоке клапана обеспечивает высокую прочность на растяжение и стойкость к абразивному износу.
Полые клапаны двигателя представляют собой специальный биметаллический клапан, содержащий полую полость, заполненную натрием. Натрий сжижается по мере повышения температуры клапана и циркулирует за счет движения клапана, что помогает рассеивать тепло от более горячей головки клапана. Полая конструкция способствует большей передаче тепла через шток, чем цельные клапаны, поскольку мартенситный материал штока является лучшим проводником тепла, чем аустенитный материал головки. Полые клапаны особенно подходят для использования в современных двигателях, которые обеспечивают большую мощность за счет более компактных и плотных конструкций двигателей с более высокими температурами выхлопных газов, с которыми сплошные клапаны не справляются. Эти более высокие температуры выхлопных газов являются результатом нескольких условий, в том числе:
Существует несколько других типов конструкции клапана двигателя.
Так называемые золотниковые клапаны состоят из трубки или втулки, которая находится между стенкой цилиндра и поршнем и которая скользит или вращается от распределительного вала, как и другие клапаны двигателя. Движение золотникового клапана приводит к тому, что отверстия, прорезанные во втулке, совмещаются с соответствующими отверстиями в стенке цилиндра в разные моменты цикла двигателя, таким образом функционируя как простой впускной и выпускной клапан двигателя без сложностей коромысла и подъемники.
Типичные клапаны двигателя определяются параметрами, указанными ниже. Обратите внимание, что эти данные предназначены для информационных целей, и имейте в виду, что параметры, используемые для определения клапанов двигателя, могут отличаться от производителя к производителю. Понимая спецификации, покупатели лучше подготовлены к обсуждению своих конкретных потребностей с поставщиками клапанов для двигателей.
В этой статье представлен краткий обзор клапанов двигателя, в том числе, что они из себя представляют, ключевая номенклатура, как они работают, работа клапанов, материалы, типы и технические характеристики. Для получения информации по другим темам обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг.
howacarworks.com/basics/the-engine-how-the-valves-open-and-closeНасосы, клапаны и аксессуары
Насосы, клапаны и аксессуары
Насосы, клапаны и аксессуары
Насосы, клапаны и аксессуары
Насосы, клапаны и аксессуары
Насосы, клапаны и аксессуары
машина
здание
промышленность
Factory
Control
Сантехника
Соединение
LONSPLASH LOGOUNSPLASH+
В сотрудничестве с KAMRAN ABDULLAYEV
unsplash+
unnally
.
Металлические фоныHd красные обоиbrake
–––– –––– –––– – –––– – –––– –– – –– –––– – – –– ––– –– –––– – –.
Рикардо Гомес Ангел
Hd grey wallpapersswitzerlandHd dark wallpapers
Peter Herrmann
locktubesbasement
Kevin Butz
usaorportland
Chromatograph
wheelindustrystopcock
Unsplash logoUnsplash+
In collaboration with Getty Images
Unsplash+
Unlock
pipelineenginephysical pressure
Мика Баумейстер
технологияконтроллингуправление
Тейлор Вик
united statesseattle1600 7th ave
Michal Matlon
Vintage backgroundsrailold
Sebastian Herrmann
vogelsanggermanyrusty
Damon Lam
tai ping shanhong kongold kay cheong st
Unsplash logoUnsplash+
In collaboration with Getty Images
Unsplash+
Разблокировать
фабрикапроизводствопроизводственное оборудование
коммунальные услугистимпанк
Мартин Адамс
Cablecivilmechanicals
Lowes делает фотографии
Hydrant
Lowes делает фотографии
.
Продолжительность
BAS Van Breukelen
Utrechtnetherlandspump
uncplashuncplash+
с Collty -Specampump
unsplashuncplash+
в Collty -Specmpump
unsplashuncplash+
в Colltyspump
unsplash.
Бруно Оливейра
Centro Cultural banco do brasilrio de janeirobrasil
fire hydrantHq background imagesHd desktop wallpapers
usaorportland
pipelineenginephysical pressure
united statesseattle1600 7th ave
vogelsanggermanyrusty
factorymanufacturingmanufacturing equipment
utilitysteampunk
hydrant
utrechtnetherlandspump
–––– –––– –––– – –––– – –––– –– –– –––– – – –– ––– –– –––– – –.
Металлические фоныHd красные обоитормоз
Hd серые обоиШвейцарияHd темные обои
locktubesbasement
wheelindustrystopcock
technologycontrollingcontrol
Vintage backgroundsrailold
tai ping shanhong kongold kay cheong st
cablecivilmechanicals
machineplumbing
construction industryadvertisementHq background images
centro cultural banco do brasilrio de janeirobrazil
fire hydrantHq background imagesHd desktop wallpapers
technologycontrollingcontrol
vogelsanggermanyrusty
utilitysteampunk
hydrant
construction industryadvertisementHq background images
Metal backgroundsHd red wallpapersbrake
usaorportland
трубопроводдвигательфизическое давление
Винтажные фоныrailold
фабрикапроизводствопроизводственное оборудование
кабельгражданско-механическое оборудование – ––– –– –––– – –.