Клапана грм: Клапан двигателя

Клапан двигателя

Клапан – деталь газораспределительного механизма. Клапанный механизм (механизм привода клапанов) является составной частью газораспределительного механизма (ГРМ).

ГРМ бывает нижнеклапаннымм и верхнеклапаннымм. Современные силовые агрегаты повсеместно имеют верхнее расположение клапанов.

Клапан реализует прямую подачу в цилиндры определенной порции топливно-воздушной смеси или только воздуха, а также осуществляет выпуск отработавших газов. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания для нормальной работы требуется не менее двух клапанов на один цилиндр.

Клапаны бывают двух видов, что зависит от их прямой функции:

• впускной клапан;
• выпускной клапан;

Сегодня на современные моторы устанавливаются клапаны тарельчатого типа, которые имеют стержень. Устройство клапана включает в себя так называемую тарелку клапана. Наиболее распространенная конструкция ДВС получила клапаны, которые находятся в головке блока цилиндров (ГБЦ).

То место, где клапан контактирует с ГБЦ, получило название седло клапана. Седло клапана ДВС стальное или чугунное, запрессовано в головку блока цилиндров.

Максимально качественное наполнение цилиндра двигателя топливно-воздушной смесью или воздухом  требует того, чтобы диаметр тарелки впускного клапана был больше, чем у выпускного клапана. Впускные и выпускные клапаны имеют определенные отличия по этой причине. Впускной клапан зачастую получает больший диаметр своей тарелки. Это сделано для того, чтобы улучшить  наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью или только воздухом.

Что касается выпускного клапана, в увеличении диаметра его тарелки необходимость также присутствует. Это необходимо для лучшей очистки цилиндров от продуктов сгорания. Отметим, что размер тарелки впускного и выпускного клапанов ограничен размерами самой камеры сгорания, которая изготовлена в ГБЦ. Качественное наполнение цилиндров и очистка реализуются не путем увеличения диаметра тарелки одного клапана, а путем установки большего количества клапанов на один цилиндр.

Клапаны ДВС в процессе работы мотора испытывают серьезные механические и тепловые нагрузки. По этой причине их изготавливают из особых жаростойких и износостойких металлических сплавов. Кромка тарелки клапана может быть усиленной, иногда сама тарелка усиливается при помощи керамического напыления. Что касается стержня, то для впускного клапана предусмотрен цельнометаллический стержень. Выпускной клапан имеет полый стержень, дополнительно получает натриевое наполнение для улучшения охлаждения тарелки клапана.

Повышенное внимание уделяется вопросу охлаждения именно выпускных клапанов, особенно для производительных силовых агрегатов. Выпускные клапана подвержены тепловой нагрузке намного больше впускных. Как уже было сказано, клапаны в таких моторах имеют полый стержень, который внутри наполнен натрием. Такое решение является эффективным способом охлаждения. Указанный натрий при выходе мотора на рабочую температуру плавится внутри полого стержня клапана, а затем в расплавленном виде течет.

Так осуществляется перенос избытков тепла от разогретой тарелки клапана к его стержню.

Место прилегания тарелки клапана к блоку называется фаской. Для того чтобы фаска не страдала от скопления нагара, а также было реализовано равномерное распределение тепла, в конструкции клапанного механизма используются решения для вращения (проворачивания) клапана в процессе работы ДВС.

Современное устройство наиболее распространенного двигателя предполагает схему с четырьмя клапанами, что означает наличие двух впускных и двух выпускных клапанов на каждый отдельный цилиндр. В момент открытия (клапан опускается) впускного клапана образуется кольцевой проход. Через этот проход между тарелкой клапана и седлом клапана в цилиндр попадает топливно-воздушная смесь или только воздух. От площади проходного сечения будет зависеть эффективность наполнения цилиндра, что далее влияет на показатели производительности при рабочем ходе поршня.

Могут также встречаться двухклапанные, трехклапанные и пятиклапанные схемы устройства ГРМ. В первом случае используется только один впускной и один выпускной клапан на цилиндр. Для трехклапанных схем характерно наличие двух впускных и одного выпускного клапана. Схема на пять клапанов означает, что стоят три впускных и два выпускных клапана. Количество клапанов на цилиндр зависит от общего размера камеры сгорания конкретного двигателя, реализации привода клапанов, степени форсировки мотора, а также ряда других факторов.

Открытие клапана реализовано при помощи нажатия на  клапанный стержень. За открытие отвечает привод клапана. Указанный привод обеспечивает передачу усилия от распределительного вала (распредвала). В современных двигателях используются две базовые схемы привода клапанов: привод посредством гидравлических толкателей клапана и реализация привода при помощи роликовых рычагов.

Закрытие клапана в процессе работы ДВС осуществляется при помощи специальной пружины определенной жесткости. Жесткость такой пружины должна быть ограниченной, чтобы не создавать больших ударных нагрузок на седла клапанов. Сила воздействия пружины заставляет тарелку клапана герметично перекрывать впускной или выпускной канал. Пружина клапана крепится на стержне посредством тарелки клапанной пружины и сухарей. Во время работы мотора, особенно под нагрузкой, могут возникать резонансные колебания на клапанах. Для устранения этого нюанса могут быть установлены сразу две клапанные пружины с разнонаправленными витками.

Жесткость таких пружин меньше по сравнению с решениями, которые получили только по одной пружиной. Использование двух пружин подразумевает то, что они навиты в разные стороны. Это сделано для предотвращения заклинивания клапана в результате поломки одной пружины. Так инженеры исключили риск попадания витков одной пружины клапана между витками другой. Для уменьшения трения клапанный механизм конструктивно имеет вышеупомянутые ролики (роликовый рычаг), которые находятся на толкателях и рычагах привода клапанов.

Читайте также

в чем причины и как предотвратить

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.

Гнутые клапана

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.

Устройство двигателя

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.

обрыв ремня ГРМ

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.

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.

новый ремень ГРМ

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.

Помпа

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.

Износ 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.

Ролики ГРМ

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?

Клапаны газораспределительного механизма двигателя

Категория:

   Тракторы-2

Публикация:

   Клапаны газораспределительного механизма двигателя

Читать далее:

Клапаны газораспределительного механизма двигателя

Клапаны подвергаются воздействию высоких температур и давлений, их изготавливают из жаростойких сталей. Клапан состоит из стержня и головки с фаской А, обычно наклоненной под углом 45°. Для улучшения наполнение цилиндра воздухом или горючей смесью диаметр головки впускных клапанов больше, чем у выпускных. По этой же причине в некоторых двигателях (СМД-62) делают уменьшенный угол наклона фаски (до 30°) к плоскости головки.

Клапаны должны плотно прилегать к седлу. Для этого их фаски взаимно притирают. Для большей жаростойкости на фасках выпускных клапанов имеется специальная наплавка.

Плавный переход от головки к стержню придает клапану большую прочность, способствует лучшему отводу теплоты и уменьшает сопротивление движению газов. Стержни клапанов точно обработаны по всей длине, а иногда еще покрыты графитом. Торец стержня закален или к нему приварен встык наконечник (Д-240 и КамАЗ-740) из специальной стали. Это уменьшает изнашивание торца под действием бойка коромысла.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

На верхней части стержня выполнена кольцевая выточка под два сухаря, с помощью которых клапан удерживается в тарелке пружин. В нее снизу упираются одна (в карбюраторных автомобильных двигателях) или две (в дизелях) клапанные пружины, прижимающие тарелку клапана к седлу.

Фаски головки и седла изнашиваются дольше, если клапан поворачивается во втулке. Для этого сухари зажимаются не в тарелке пружин, а в закаленной втулке, которая опирается на тарелку узким торцом (на всех двигателях кроме Д-240 и Д-144). При такой опоре трение между деталями мало, и под действием коромысла, а также вибрации пружин, клапан, опускаясь и поднимаясь, поворачивается вместе с втулкой относительно тарелки. В дизеле СМД-18Н втулка удлинена и слегка охватывается верхним витком внутренней пружины. При возвратно-поступательяом движении клапана эта пружина поворачивает втулку, а с ней и клапан относительно тарелки. Механизм принудительного поворота выпускного клапана двигателя ЗИЛ-130 состоит из неподвижного корпуса (рис. 28, в), пяти шариков с возвратными пружинами, тарельчатой пружины, упорной шайбы и замочного кольца. Корпус надет на втулку клапана и входит в углубление головки цилиндров. Шайба и пружина установлены на ступицу корпуса с зазором.

Рис. 1. Клапанные механизмы дизелей: 1 — сухари; 2 — тарелка пружины; 3 — клапан; 4 — втулка клапана; 5 — втулка тарелки; 6 — пружина; 7 — опорная шайба; 8 — манжета уплотнения

Когда клапан закрыт и давление его пружины невелико, тарельчатая пружина выгнута наружной кромкой вверх, а внутренней кромкой опирается в заплечик неподвижного корпуса. При этом шарики отжаты пружинами в крайнее положение. Когда клапан открывается, давление его пружины возрастает. Под повышенным давлением тарельчатая пружина выпрямляется (выпуклость ее уменьшается) и опирается на шарики, как двуплечий рычаг. Поэтому, когда ее наружная кромка опускается, внутренняя отходит от заплечика корпуса. С этого момента давление клапанной пружины воспринимается только шариками, они перекатываются по наклонным канавкам и поворачивают (силой трения) тарельчатую пружину, а с ней — шайбу, пружину и клапан.

Когда клапан закрывается, сила давления его пружины уменьшается, пружина принимает первоначальную форму (выпуклую вниз), опирается в заплечик корпуса и перестает давить на шарики. Освобожденные от давления шарики возвращаются пружинами по наклонным канавкам вверх, занимая исходное положение. За один ход клапан поворачивается на небольшой угол, но за 1 мин работы двигателя успевает совершить до 30 оборотов.

В стержнях выпускных клапанов двигателей 3M3-53 и ЗИЛ-130 сверлят глухие каналы, наполняют их на 50…60% легкоплавким металлом (натрием), а затем приваривают заглушку. Во время работы двигателя натрий плавится и, взбалтываясь, отводит часть теплоты от головки к стержню и его втулке.

Стержни клапанов с небольшим зазором перемещаются в направляющих втулках, запрессованных в головку цилиндров. Эти втулки бывают чугунные, биметаллические с бронзой на рабочей поверхности или металлокерамические. Пористая поверхность последних и графитовое покрытие стержней (СМД-62, ЯМЗ-240Б, КамАЗ-740) способствуют лучшей приработке сопрягаемых деталей. На верхней части втулок впускных клапанов (ЯМЗ-240Б, Д-245 и автомобильные двигатели) установлены резиновые втулки, предотвращающие подсос масла в камеру сгорания через зазор между трущейся парой.

Рис. 3. Клапанные механизмы карбюраторных двигателей: а — впускного клапана: б — выпускного клапана; в — детали поворотного механизма; г — положение механизма при закрытом клапане; д— положение механизма при открытом клапане; 1 — впускной клапан; 2 — колпачок-маслоотражатель; 3 — пружина клапана; 4 — втулка тарелки; 5 — втулка клапана; 6 — заглушка; 7 — впускной клапан; 8 — легкоплавкий металл; 9 — механизм поворота клапана; 10 — замочное кольцо; 11 — упорная шайба; 12 — тарельчатая пружина; 13 — корпус; 14 — шарик; 15 — возвратная пружина

Рис. 29. Распределительные валы и сопряженные детали: 1 — распределительный вал; 2 — штанга; 3 — валик привода центробежного датчика; 4 — шайба; 5 — гайка; 6 — замочная шайба; 7 — упорный фланец; 8 — распорное кольцо; 9 — пружина валика; 10 — корпус валика привода; 11 — шестерни привода распределителя зажигания и масляного насоса; 12 — валик привода; 13 — шестерня распределительного вала; 14 — кулачок привода бензонасоса; 15 — противовес; 16 — эксцентрик; 17 — болт крепления шестерни

Клапанные пружины прижимают головку клапана к седлу. Чтобы витки одной пружины не западали между витками другой, направление навивки у них различное. В некоторых двигателях применяют пружины с различным шагом витков и ставят их так, чтобы витки с большим шагом были обращены вверх. Такие пружины меньше вибрируют.

Распределительный вал необходим для управления клапанами. На нем имеются кулачки, опорные шейки и посадочные места для крепления шестерен. Шейки и кулачки цементованы, закалены на небольшую глубину и отшлифованы. В рядных двигателях вал расположен сбоку цилиндров, а V-образных — в развале между рядами.

Валы разных двигателей отличаются размерами, расположением, числом и профилем кулачков, числом опорных шеек. На каждый цилиндр приходится два кулачка: для управления впускным и выпускным клапанами. Форма и взаимное расположение их зависят от порядка работы цилиндров и фаз газораспределения, а высота кулачка определяет продолжительность открытия клапана. При разных (по времени) фазах носок выпускных кулачков делают шире носка впускных.

На распределительном валу имеются от двух до семи опорных шеек. Они опираются на расточки в блоке или на бронзовые, стальные с баббитовой заливкой или чугунные втулки, закрепленные в нем.

В двигателях 3M3-53 и ЗИЛ-130 на распределительный вал установлена косозубая шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя зажигания, а также выполнен заодно с валом или закреплен на нем эксцентрик привода топливного насоса.

Осевое перемещение вала ограничивается фланцем 7, привинченным к блоку (в СМД-18Н — упорным винтом). На переднем или заднем конце вала, как правило, крепят одну (иногда две) шестерню.

Распределительные шестерни бывают стальные, чугунные или текстолитовые (3M3-53). Для плавности передачи вращения и уменьшения шума применяют косозубые шестерни, а для уменьшения изнашивания сопрягаемые шестерни иногда изготавливают из разных материалов.

Шестерни коленчатого и распределительного валов рядных дизелей, а также КамАЗ-740 и ЯМЗ-240Б соединены через промежуточную шестерню, а СМД-62 и карбюраторных двигателях — непосредственно, т. е. без промежуточной шестерни.

К распределительным условно относят и шестерни привода насосов: масляного, водяного, гидросистемы. Точное взаимное расположение шестерен достигается соединением их по меткам, как показано на рисунке. Только при выполнении этого условия клапаны будут открываться и закрываться в соответствии с диаграммой фаз газораспределения.

Рис. 4. Схема расположения распределительных шестерен дизелей: 1 — шестерня коленчатого вала; 2 — привод насоса гидроусилителя рулевого управления; 3 — шестерня распределительного вала; 4 — промежуточная шестерня; 5 — привод топливного насоса; 6 — привод масляного насоса дизеля; 7 — привод насоса гидросистемы; 8 — ведомая шестерня привода насоса дизеля; 9 промежуточная шестерня привода топливного насоса; 10 — промежуточная шестерня привода масляного насоса; 11 — привод водяного насоса; 12 — промежуточная шестерня привода водяного насоса; 13 — ведомая шестерня привода топливного насоса

Передаточные детали (толкатели, штанги и коромысла) нужны для преобразования вращения кулачков распределительного вала в возвратно-поступательное движение клапанов.

Цилиндрические и грибовидные толкатели перемещаются в чугунных втулках. Трущиеся поверхности толкателей шлифуют.

Чтобы изнашивание торца и цилиндрической поверхности было равномерным, толкатель, перемещаясь вверх и вниз, одновременно поворачивается вокруг своей оси. Это достигается смещением середины кулачка относительно центра плоского толкателя или изготовлением торцевой поверхности толкателя с небольшой выпуклостью, а кулачка — с небольшим скосом.

Роликовый толкатель (А-41, ЯМЗ-240Б) — качающийся рычажный. На нем имеются ролик, вращающийся в игольчатых подшипниках, и закаленная пята, в которую упирается штанга.

Рычаг шарнирно надет на трубчатую ось.

Штанги изготавливают из трубок, в которых запрессованы стальные наконечники сферической формы, или из стального прутка, но тоже со сферическими концами. Наконечники и концы штанг закаливают и шлифуют.

Коромысло представляет собой неравноплечий рычаг, с помощью которого можно увеличить ход клапана по сравнению с подъемом штанги. Коромысло отштамповано из стали и в нем обычно имеется бронзовая втулка. На коротком плече расположен регулировочный винт 9, в который упирается штанга, а длинное плечо заканчивается закаленным полированным бойком, прилегающим к торцу клапана. Винтом с контргайкой регулируют зазор между бойком и торцом клапана.

Коромысла поворачиваются на осях, закрепленных в чугунных стойках. Оси — стальные и, как правило, трубчатые. Если канал оси используется для подачи масла к коромыслам, то в торцах имеются пробки, а в оси — радиальные отверстия, расположенные против втулок коромысел.

Стойки коромысел прикреплены к головке цилиндров. Распорные пружины, надетые на ось между коромыслами, удерживают их от продольного перемещения. Коромысла и клапанные механизмы закрыты крышками или колпаками головки цилиндров и уплотнены на ней прокладками.

Рис. 5. Передаточные детали распределительного механизма (а) и схема поворота толкателей (б): 1 — втулка; 2 — роликовый толкатель; 3 — пята; 4 — ролик; 5 — ось ролика; 6 — толкатель с выпуклым днищем; 7 — штанга; 8 — толкатель с плоским днищем; 9 — регулировочный винт; 10 — контргайка; 11 — коромысло; 12 — втулка коромысла; 13 — ось коромысел; 4 — стойка оси; 15 — распорная пружина; 16 — втулка толкателя; 17 — грибовидный толкатель с плоским днищем; 18 — кулачковый вал; 19 — толкатель с кольцевой выточкой

Рекламные предложения:

Читать далее: Компрессионный механизм двигателя

Категория: — Тракторы-2

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Клапаны двигателя: конструктивные особенности и назначение

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:

• своевременную подачу подготовленной топливовоздушной смеси в камеры сгорания цилиндров;
• последующий отвод выхлопных газов.

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.

Общее устройство

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:

• стальная пружина;
• устройство (механизм) для крепления возвратного механизма;
• втулка, направляющая движение;
• посадочное седло.

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:

• минимально возможный вес;
• антикоррозийная устойчивость;
• безупречная теплоотдача клапана;
• устойчивость к высоким температурам;
• герметичность работы при контакте с седлом;
• повышенная механическая прочность и жесткость одновременно;
• отличный показатель стойкости к механическим и ударным нагрузкам;
• максимальный уровень обтекаемости при поступлении рабочей смеси в камеру сгорания и выпуске отработанных газов.

Конструктивные особенности

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:

• головка, изготавливаемая из материала, устойчивого к экстремальным нагревам;
• стержень из высококачественной легированной углеродистой стали.

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.

Требования к изготовлению пружин и втулок

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 каких случаях гнет клапана при обрыве ремня ГРМ?

Часто автовладельцы сталкиваются с такой неприятной ситуацией как обрыв ремня ГРМ и последующее загибание клапанов. В подобном случае требуется дорогостоящий и сложный ремонт, расходы на который будут сопоставимы с капитальным восстановлением двигателя. Вопреки расхожему мнению, проблемы с загибанием клапанов чаще всего возникают не при обрыве привода ГРМ, а по причине заклинивания помпы охлаждающей жидкости.

Однако на определённых моторах даже при заклинивании помпы или обрыве ремня ГРМ клапана не загибаются, что позволяет с относительно минимальными затратами полностью восстановить автомобиль. Почему же на одних двигателях требуется дорогостоящий ремонт, тогда как на других моторах можно относительно недорого устранить имеющиеся поломки.

Для начала необходимо разобраться, что происходит с мотором при заклинивании помпы и обрыве ремня ГРМ. В подобном случае распределительный вал, который отвечает за открытие и закрытие клапанов, останавливается, но при этом коленвал вместе с поршневой группой продолжает своё вращение. Как результат, поршни на огромной скорости ударяются о клапана, обламывая или загибая их. В итоге, такой мотор с трудом подлежит восстановлению, а автовладельцу приходится менять клапанную группу и поршни с другими узлами.

На многих японских и вазовских автомобилях поршни имеют специальные проточки, которые позволяют избежать повреждения клапанов при обрыве ремня. На вазовских авто подобное решение объяснялось посредственным качеством привода ГРМ, который часто выходил из строя раньше положенного срока и быстро рвался, что без наличия такой защитной системы могло полностью вывести из строя двигатель автомобиля. Японские инженеры, используя подобную конструкцию с проточенными поршнями, ещё больше повысили надежность своих двигателей, которые даже при наличии таких серьезных неисправностей полностью не выходили из строя, а автовладелец мог с относительно минимальными затратами восстановить свой автомобиль.

Однако у такого решения имеются определенные недостатки. В первую очередь, это повышение расхода топлива и снижение мощности. Именно поэтому сегодня на многих современных автомобилях их производители отказались от наличия таких проточек, при этом автовладельцу настоятельно рекомендуют соблюдать требования по сервису, каждые 50-70 тысяч километров выполнять замену ремня ГРМ и другое обслуживание двигателя. При этом в обязательном порядке требовалось использовать исключительно качественные оригинальные запчасти для подобных ремонтных работ.

Только лишь на китайских автомобилях, которые не блещут надежностью, практически у всех двигателей имеется подобная конструкция с небольшими проточками, предупреждающими повреждение клапанов при обрыве привода газораспределительного механизма.

Узнать, загибает ли клапана при обрыве ремня ГРМ на конкретном двигателе, не составит какого-либо особого труда. Автовладельцу необходимо будет изучить инструкцию к своему автомобилю или обратиться с подобными вопросами на многочисленные тематические форумы в интернете. В интернете можно найти соответствующие таблицы, в которых наглядно предлагается информация о типе мотора на конкретном автомобиле и его безопасность для клапанов при обрыве ГРМ ремня.

При этом необходимо понимать, что какая быть надежная система не использовалась на автомобиле, как бы правильно автовладелец не ухаживал за машиной, всё же полностью исключить вероятность обрыва ремня ГРМ будет невозможно. Причём подобная проблема сегодня характерна не только для двигателей с ременным приводом механизма газораспределения, но и с, казалось бы, вечной цепью.

Это ранее считалось, что цепь будет практически вечной, а владелец такого автомобиля будет полностью избавлен от каких-либо проблем с обслуживанием газораспределительного механизма. Однако сегодня цепи растягиваются уже после 100-150 тысяч километров пробега, требуя вскрытия, дефектовки и ремонта. Если же автовладелец пренебрегает таким сервисным ремонтом, то, в конечном счете, это приводит к серьезным неисправностям и необходимости капитального восстановления двигателя.

Обрыв ремня ГРМ или заклинивание помпы может привести к повреждениям клапанов и их загибанию. В прошлом популярностью пользовались двигатели, которые имели специальные проточки на цилиндрах, что предупреждало повреждение клапанов при заклинившем распределительном вале. Однако такая конструкция мотора имеет существенные недостатки, поэтому сегодня большинство автопроизводителей отказались от подобной защитной системы, полагаясь на качество используемых ремней и цепей.

назначение, устройство и принцип работы газораспределительного механизма двигателя

Автор Павел Александрович Белоусов На чтение 5 мин. Просмотров 219

Современный двигатель внутреннего сгорания имеет сложную конструкцию, и один из ее основных элементов – газораспределительный механизм (ГРМ). Главное назначение газораспределительного механизма – регулировка своевременной подачи топливно-воздушной смеси в моторные цилиндры и вывод из них отработанных газов за счет периодического открытия и закрытия системы клапанов. 

Конструкция ГРМ

Газораспределительный механизм двигателя приводит в движение систему клапанов. В различных моделях автомобилей применяются разные технические решения для обеспечения работы ГРМ, но принцип работы у всех одинаковые и обычный газораспределительный механизм состоит из:

• распределительного вала с установленными на него кулачками;
• системы впускных и выпускных клапанов с тарелочками, закрепленными сухарями;
• рычагов (рокеров) или гидрокомпенсаторов;
• шестерни распределительного вала;
• шестерни коленчатого вала;
• ремня или цепи ГРМ;
• дополнительных шестерней и роликов.

Работа системы клапанов

Каждый клапан оснащается пружиной, которая возвращает его в верхнее (закрытое) положение. Специальный кулачок, расположенный на валу, вращаясь, нажимает на клапан, открывая его в нужный момент. Чтобы пружина не соскользнула, на верхней части клапана делается кольцевая проточка, иногда две или три, в неё вставляется сухарь, к которому прикрепляется тарелка с конусовидным отверстием. Собранный из двух частей сухарь тоже имеет конусную поверхность и надежно удерживает тарелку с пружиной. Собранный таким образом клапан называют «засухаренным».

Распределительный вал

Нажимающие на клапана кулачки заставляет двигаться специальный механизм – привод ГРМ, точнее еще один его компонент – газораспределительный вал, который еще называют распредвалом. Кулачки являются его составной частью, а крепится он на специальных опорных шейках в головке блока цилиндров. В зависимости от расположения кулачков на распредвалу, поочередно открываются нужные для нормальной работы двигателя клапана, в чем и состоит принцип работы ГРМ.   В некоторых моделях двигателей, где цилиндры расположены не рядно, предусмотрена пара распределительных валов.

Работа системы валов ГРМ

Распредвал приводится в движение посредством коленчатого вала, на конце которого находится шестерня специально подобранного диаметра. Другая шестерня устанавливается на распределительный вал. Передача крутящего момента от коленчатого вала к распределительному передается стальной цепью или ремнем с зубцами под шестерни, который изготовлен из прочной армированной резины. Работа газораспределительного механизма зависит от правильной установки цепи или ремня. В этом случае все клапана открываются в нужный момент, что позволяет воздушно-топливной смеси заходить в цилиндр, сгорать там и выводить отработанные газы. В этом состоит главный принцип работы газораспределительного механизма.

В зависимости от конструкции нажатие на клапан осуществляется непосредственно кулачком на распределительном валу или через рычаг, называемый рокером, на который воздействует кулачок. Назначение и устройство газораспределительного механизма позволяет открывать нужные клапана в момент наступления нужного такта работы двигателя, что обеспечивает ее бесперебойность. Любое нарушение ведёт к сбою в работе вплоть до поломки силового агрегата.

 Проблема термического расширения

Устройство ГРМ обеспечивают нормальную работу двигателя, но при этом возникают определенные проблемы. Это касается термического расширения металла, из которого сделаны клапана, поскольку он подвергается воздействию высоких температур при сгорании топлива. При нагревании он удлиняется и не может плотно закрыть отверстие в цилиндре, что существенно снижает компрессию. Чтобы клапан удлинялся не в цилиндр, а вверх, между тарелкой и кулачком или рокером и кулачком делается тепловой зазор в 0,2 мм. Этот зазор выставляется и проверяется специальным щупом, а регулируется винтом или болтом.

В современных двигателях для борьбы с тепловым расширением используются другие детали газораспределительного механизма – гидрокомпенсаторы. В этом случае регулировка клапанов не потребуется, зазор выставляется и регулируется автоматически. Если гидрокомпенсатры начинают постукивать, это говорит о проблемах в их работе, поскольку они не успевают выбирать зазоры. Основные причины появления такой проблемы – поломка самого гидрокомпенсатора, который подлежит замене, реже засор или плохая работа системы смазки.

Видео: Принцип работы газораспределительного механизма

ГРМ в процессе эксплуатации

Чтобы при работе не возникло проблем, нужно периодически проверять газораспределительный механизм мотора. Нужно при помощи щупа контролировать тепловой зазор между клапаном и рычагом распредвала, а при необходимости производить регулировку.

Поскольку газораспределительный механизм предназначен для согласованной работы всех элементов двигателя, то нужно знать, что если в процессе его работы оборвется приводной ремень, то распределительный и коленчатый валы перестают работать синхронно. При этом распредвал может остановиться в положении, при котором один из клапанов останется полностью открытым и тогда двигающийся вверх поршень неизбежно ударит по клапану, который погнется, что приведет к выходу двигателя из строя и серьезному ремонту.

Чтобы избежать подобной ситуации, необходимо вовремя производить замену приводного ремня ГРМ. Периодичность замены указывается производителем в зависимости от конструктивных особенностей двигателя, но в большинстве случаев это рекомендуется делать при пробеге от 60 до 70 тыс. км. Это достаточно сложная операция, которую делают специалисты на СТО, но если у водителя есть нужные навыки, замену можно сделать и самостоятельно. Цепи ГРМ служат гораздо дольше, замена может потребоваться при пробеге от 300 до 400 тыс. км. Особенность двигателей с цепями: при их растяжении они начинают характерно греметь и позванивать, что позволяет определить необходимость замены.

Назначение газораспределительного механизма двигателя – обеспечить синхронную работу поршневой группы и клапанов. Каждый из его элементов должен работать в номинальном режиме, только тогда двигатель заведется. Иногда случается так, что ремень ГРМ не разрывается, а проскальзывает по шестерням, что будет видно по его меткам. В этом случае двигатель не заведется и потребуется замена ремня.

5 лучших производителей клапанов ГРМ — Рейтинг 2021

Узел ГРМ необходим для правильного распределения газов при работе двигателя. Клапан ГРМ относится к наиболее важным запчастям, что означает повышенные требования к его надежности и качеству. Рассмотрим лучших производителей клапанов ГРМ, а также все положительные и отрицательные стороны.

1. KOLBENSCHMIDT
2. TRW
3. SM
4. AMP
5. AUTOWELT

Лучшие производители клапанов ГРМ

Есть несколько компаний, чья продукция для ГРМ имеет большой набор положительных качеств. Это влияет на их востребованность и популярность на рынке вторичных запчастей. Все представленные бренды занимаются поставками запчастей, в том числе клапанов, которые были изготовлены с учетом всех стандартов. Это гарантирует качественное исполнение деталей и минимальное количество брака.

KOLBENSCHMIDT

Описание. Немецкий бренд Kolbenschmidt принадлежит компании MSI, которая занимается поставками запчастей для автомобилей на конвейеры и вторичный рынок. Особенностью считают одинаковое качество деталей, то есть вторичные запчасти, в том числе клапан и комплектующие к нему, будут иметь качество, аналогичное оригинальным элементам.

Клапан изготавливают из прочной нержавеющей стали с хорошими показателями сопротивляемости к износу и отрицательным факторам, в частности высокой температуре.

Продукция производится с соблюдением стандарта ISO 9001:2000.

Отличительной чертой запчастей считают повышенную защиту от подделок с помощью кодов и клейма. При упаковке используют синюю упаковку с насыщенным цветом и пломбировку.

Комплектация. Компания поставляет на рынок как целые узлы, так и комплектующие к ним. Примером будет покупка только клапана или набора из клапанов, втулок, пружины и седла. Дополнительно на рынке вторичных запчастей можно приобрести набор для управления и регулировки клапанов. Все элементы производятся с учетом необходимости длительной эксплуатации.

Срок службы. Срок гарантии равен 1 году. Длительность функционирования на практике превышает 3 года или 60000 км пробега.

Плюсы KOLBENSCHMIDT

1. Качественная сертифицированная продукция из износостойких материалов.
2. Длительная эксплуатация.
3. Возможность приобрести как клапан отдельно, так и с любыми комплектующими.
4. Защита от подделок.
5. Приемлемые цены.

Минусы KOLBENSCHMIDT

1. Очень часто встречается контрафакт из стран Азии. Этот момент требует проверки запчастей на подлинность.
2. Плохо функционирует с неродными деталями клапанной системы, что требует подбирать запчасти той же серии.

 

TRW

Описание. TRW относят к ZF Aftermarket. Бренд ориентирован на вторичный рынок запчастей для тормозной системы, рулевого управления, а также других узлов.

Клапан изготавливают различных моделей для марок автомобилей из Азии, Европы и США. При изготовлении продукция проходит проверку в специальных лабораториях. Среди отличий выделяют инновации и соответствие европейским и международным стандартам.

Комплектация. Стандартный комплект включает в себя клапан, направляющие и седло. Ряд серий отличается более полным набором деталей, но также можно приобрести и отдельные элементы.

Срок службы. Гарантия установлена на 1 год. Длительность эксплуатации при полноценном обслуживании превышает 3 года.

Плюсы TRW

1. Большой ассортимент клапанов на зарубежные и отечественные автомобили.
2. Невысокие цены относительно конкурентов.
3. Хорошая комплектация.

Минусы TRW

1. Встречаются контрафактные запчасти, которые не имеют соответствующей маркировки и имеют ухудшенные показатели качества.
2. Есть более приемлемые по цене и качеству варианты.
3. При неправильной установке возможны дефекты. Примером будет несоответствие седла клапану, что приведет к стукам.

 

SM

Описание. Немецкая компания SM поставляет различные запчасти на европейский и отечественный рынок. Клапана производят с учетом требований по сопротивляемости износу.

Отличием запчастей будет отсутствие дефектов из-за современной производственной линии, а также применение качественного и прочного металла. Ассортимент дает подобрать клапана и комплектующие к любой марке автомобиля.

Комплектация. Комплектация включает в себя сами клапана, гнезда, втулки. Также запчасти могут продаваться по отдельности, что дает возможность проводить ремонт.

Срок службы. Гарантированный срок по длительности равен 12 месяцам. На практике пробег без появления дефектов составляет 250000-350000 км.

Плюсы SM

1. Нет нареканий по качеству используемых металлов.
2. Длительный срок службы.
3. Хорошая комплектация.
4. Возможность выбора различных клапанов для авто.

Минусы SM

1. Наличие подделок, которые отличаются менее качественным металлом и браком.
2. Требуется по размерам подбирать гнездо из той же серии, что и запчасть.
3. Элементы, которые продаются отдельно, по качеству хуже, чем детали в комплекте.

 

 

AMP

Описание. Польский бренд AMP входит в число лидеров вторичного рынка среди поставщиков клапанов и направляющих втулок. Все производство имеет современные линии, что обеспечивает соответствие международным стандартам и хорошее качество.

Клапан изготавливают из металлов, которые выдерживают значительные нагрузки. Примером будет увеличенная прочность и полноценная работа при высоких температурах. Втулки делают по специальным технологиям, которые позволяют охлаждать сам клапан.

Комплектация. Комплект включает в себя клапан и направляющие втулки. Ряд серий дополняется комплектующими, в том числе пружинами.

Срок службы. Гарантия равна 1 году. Длительность работы без проявления дефектов превышает 2 года. При полноценном обслуживании срок эксплуатации может достигать 5 лет.

Плюсы AMP

1. Хорошее качество при приемлемых ценах.
2. Большой выбор.
3. Использование специальных технологий, которые увеличивают срок работы.
4. Возможность подбора запчастей на европейские и отечественные авто.

Минусы AMP

1. На рынке есть подделки.
2. Плохо выдерживают нагрузки, что требует хорошего подгона по габаритным размерам.

 

AUTOWELT

Описание. Крупная немецкая компания Autowelt занимается поставками запчастей для европейских и японских автомобилей. Фирма сотрудничает с рядом известных фирм, включая Daido Metal.

Все запчасти, которые производит фирма, имеют сертификацию TUV и ISO.

Клапана отличаются доступными ценами при хорошем качестве. Долговечность запчастей достигается использование технологий и современных материалов, который устойчивы к различным отрицательным факторам.

Комплектация. Комплектация может быть полноценной, то есть со всеми комплектующими, которые потребуются для установки, а также частичной. Этот момент означает, что можно приобретать отдельные запчасти для клапана, включая направляющие. Но рекомендуется брать полные комплекты, так как отдельные элементы чаще подделывают.

Срок службы. Гарантия установлена на 1 год. Длительность эксплуатации на практике зависит от серии, но при полноценном и своевременном обслуживании срок работы превышает 4 года или 100000 км пробега.

Плюсы AUTOWELT

1. Большой выбор при небольших ценах относительно конкурентов.
2. Длительная работа без дефектов и поломок.
3. Хороший уровень износостойкости.
4. Выверенные размеры и минимальное количество брака.

Минусы AUTOWELT

1. Нет устойчивости к механическим повреждениям.

 

Какие клапаны ГРМ купить лучше

При покупке клапанов ГРМ необходимо обратить на следующие элементы.

Вид клапана

Он может быть универсальным, а также только выпускным или впускным.

Среди моделей обращают внимание на запчасти, которые имеют устойчивость к температурному режиму и соответствуют требуемым показателям по прочности.

Если проводится замена всего узла, то потребуется и клапан устанавливать аналогичный, то есть той же фирмы и модели.

Комплектация

Приоритет отдается тем вариантам запчастей, которые имеют на рынке отдельные элементы для ремонта. Ремонтопригодные клапаны более востребованы. Примером будет замена изношенной пружины. Такой вариант целесообразен при хорошем состоянии остальных частей клапана.

Комплектация должна быть полной, так как в противоположном случае потребуется докупать детали.

Материал изготовления

Материалы, из которых изготовлен клапан, должны быть прочными и устойчивыми к износу. Это увеличивает длительность эксплуатации.

Производитель

При выборе желательно обращать внимание на бренды, которые имеют положительную репутацию. Также не желательно приобретать б/у запчасти.

Не стоит покупать дешевые аналоги известных брендов, так как они имеют недостаточную надежность и часто изготавливаются с нарушением технологических процессов.

Так как от функционирования клапана зависит работа всего газораспределительного механизма, то выбор проводится только среди производителей, чья продукция имеет аналогичные показатели по качеству с оригинальной запчастью.

Связанные материалы:

Что такое синхронизация клапанов и как это влияет на производительность двигателя? -CarBikeTech

Разъяснение фаз газораспределения двигателя

Во-первых, прочтите здесь о том, как открываются и закрываются клапаны двигателя. Клапаны двигателя похожи на человеческий нос. В автомобильном двигателе для «дыхания» (вдоха / выдоха) используются клапаны. Распределительный вал двигателя открывает и закрывает клапаны с определенным интервалом. Время открытия и закрытия клапанов указывается в градусах, соответствующих положению поршней двигателя.Выбор фаз газораспределения двигателя — наиболее важный процесс для двигателей внутреннего сгорания.

Диаграмма синхронизации клапанов двигателя

Впускной клапан обычно открывается на несколько градусов до того, как поршень достигнет ВМТ на такте выпуска. Он закрывается после того, как поршень на несколько градусов достигает НМТ, то есть когда поршень начинает двигаться вверх по цилиндру в такте сжатия. Во время такта всасывания топливно-воздушная смесь или заряд очень быстро всасываются в цилиндр. Это связано с тем, что движение поршня вниз создает разрежение (или отрицательное давление) в цилиндре, и воздушно-топливной смесью заполняется пустое пространство.

Каким образом помогает синхронизация клапанов двигателя?

Эта топливовоздушная смесь (также известная как заряд) имеет массу и движение. Весь заряд не может попасть в цилиндр, даже когда поршень достигает конца своего хода вниз, потому что отверстие впускного клапана мало. Следовательно, давление в камере сгорания остается ниже атмосферного, а заряд все еще движется в направлении движения поршня с большой скоростью.

Если впускной клапан закроется в этот момент, баллон получит меньше заряда, чем требуется.Следовательно, впускной клапан остается открытым до тех пор, пока поршень не войдет в свой следующий ход вверх, то есть такт сжатия. В этот момент давление в цилиндре становится почти равным атмосферному. Инженеры точно калибруют фактическую точку закрытия впускного клапана таким образом, чтобы она совпадала с точкой, в которой движение входящего заряда начинает обратное.

Клапан перекрытия:

В такте выпуска поршень снова движется вверх; выталкивание выхлопных газов через открытый выпускной клапан.Выпускной клапан открывается до того, как поршень достигнет НМТ во время рабочего хода. Поскольку выпускной клапан открывается непосредственно перед НМТ, это заставляет часть выхлопных газов под давлением выходить еще до того, как поршень начинает свой ход вверх.

Перекрытие клапанов двигателя

Сбрасывает избыточное давление и помогает снизить насосные потери поршня при его движении вверх. Выпускной клапан закрывается после того, как поршень на несколько градусов достигает ВМТ, то есть когда поршень начинает двигаться вниз по цилиндру на такте всасывания.В этот момент как впускной, так и выпускной клапаны остаются открытыми в течение очень короткого периода времени; вызывая «перекрытие». Это «перекрытие» помогает лучше «продувать» или удалять оставшиеся выхлопные газы из цилиндра двигателя.

Что такое переменная синхронизация клапана (VVT)? >> Продолжить чтение здесь

О компании CarBikeTech

CarBikeTech — технический блог. Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Посмотреть все сообщения CarBikeTech

Соленоид с регулируемой синхронизацией клапана (VVT)

Другие условия производителя для соленоида VVT

Автопроизводители, использующие соленоид VVT

Электронная система регулирования фаз газораспределения, впервые разработанная компанией Nissan в начале 90-х годов, стала практически универсальной функцией на серийных автомобилях, чтобы соответствовать более строгим нормам выбросов.

Технология VVT может быть обычным явлением, но многие компании используют разные торговые марки и патенты для одной и той же системы.

Многие приложения для соленоида Spectra VVT носят другое название оригинального оборудования:

Производитель	Акроним / термин	Определение
Audi	Клапанный подъемник
BMW	VANOS	Изменяемый Nockenwellensteuerung
Fiat	MultiAir
Форд	Ti-VCT / VCT	Независимая синхронизация фаз газораспределения с двумя независимыми регулируемыми фазами фаз газораспределения / фазовая синхронизация фаз газораспределения
Дженерал Моторс	DCVCP	Двойное непрерывное регулирование фаз газораспределения
Хонда, Акура	VTEC, я-VTEC	Электронное управление с изменяемой синхронизацией клапана и подъемом
Hyundai, Kia, Volvo	CVVT	Бесступенчатая регулировка фаз газораспределения
Hyundai, Киа	VTVT	Клапанный механизм с регулируемым распределением фаз
Мазда	S-VT	Последовательная синхронизация клапана
Мицубиси	MIVEC	Инновационная электронная система управления фазами газораспределения Mitsubishi
Nissan, Infiniti	CVTCS / VVEL	Непрерывное управление синхронизацией клапана / Событие и подъем клапана переменного тока Nissan
Nissan	N-VCT / VVL	Nissan Variable Cam Timing / Nissan Ecology Oriented Variable Valve Lift and Timing
Порше	VarioCam
Тойота, Лексус	VVT-i, VVTL-i	Регулируемая синхронизация клапана с интеллектуальным управлением
Субару	AVCS / AVLS	Активная система управления клапаном

Общие симптомы неисправности соленоида VVT

• Грубый холостой ход двигателя
• Проверьте свет двигателя
• Пропуски зажигания двигателя при нагрузках

Больше информации

Общие причины сбоев

Загрязнения в моторном масле являются основной причиной выхода из строя системы VVT. Неисправный агрегат приведет к резкому холостому ходу двигателя и низкой экономии топлива. Несоблюдение замены умирающего узла может привести к выходу из строя зубчатой ​​передачи двигателя и цепи привода ГРМ. Всегда следите за индикатором «Проверьте двигатель»

.

Признаки неисправного или неисправного соленоида регулируемого клапана синхронизации (VVT)

В начале и середине 1960-х годов американские автомобильные гиганты Крайслер, Форд и Дженерал Моторс правили улицами и тащили полосы по земле. С каждым новым автомобилем «большая тройка» узнавала больше о характеристиках двигателей и о том, как выжать из двигателей каждую унцию лошадиных сил, вручную регулируя зазор клапанов и угол опережения зажигания.Одним из самых больших достижений стала разработка системы изменения фаз газораспределения (VVT), новой системы, в которой использовалась передовая (на то время) электронная технология для подачи регулируемых электронных сигналов от системы зажигания посредством соленоида с изменяемой фазой газораспределения. Сегодня систему VVT можно найти практически во всех серийных автомобилях, продаваемых в Соединенных Штатах.

Каждый производитель автомобилей имеет свою собственную уникальную систему VVT, но большинство из них полагаются на полностью функциональный соленоид с изменяемой фазой газораспределения для управления потоком масла в систему VVT при ее включении.Эта система обычно активируется при значительной нагрузке на двигатель. Некоторые примеры этого включают в себя то, что транспортное средство несет дополнительный вес, движется в гору или когда ускорение ускоряется за счет управления дроссельной заслонкой. Когда соленоид VVT активируется, масло направляется для смазки цепи регулируемого газораспределения и узла шестерни. Если соленоид VVT выходит из строя или блокируется, отсутствие надлежащей смазки может привести к преждевременному износу или полному разрыву цепи привода ГРМ и шестерни.

Существует несколько других проблем, которые могут возникнуть, когда соленоид VVT изнашивается или сломался, что может привести к полному отказу двигателя. Чтобы снизить вероятность возникновения этих серьезных ситуаций, ниже перечислены несколько предупреждающих знаков, о которых следует помнить, которые могут указывать на проблему с соленоидом VVT. Вот несколько симптомов изношенного или сломанного соленоида VVT.

1. Загорается индикатор двигателя.

Поскольку современные автомобили управляются блоком управления двигателем (ЭБУ), практически все отдельные компоненты контролируются ЭБУ. Когда одна часть начинает выходить из строя, ЭБУ сохранит конкретный код неисправности, который позволит механику, использующему сканирующий прибор, узнать о существовании проблемы.Как только код будет сгенерирован, он будет сигнализировать водителю, подсвечивая предупреждение о конкретной зоне. Самый распространенный индикатор, который загорается при выходе из строя соленоида VVT, — это индикатор проверки двигателя.

Из-за того, что каждый производитель автомобилей использует разные коды, владельцу автомобиля очень важно связаться с местным сертифицированным механиком ASE, чтобы осмотреть автомобиль, загрузить код с помощью правильного диагностического инструмента и определить точный источник проблемы. Фактически, существуют буквально десятки индивидуальных кодов для проблем с соленоидом VVT для каждого производителя автомобилей.Как только механик получит эту исходную информацию, он сможет приступить к решению конкретной проблемы.

2. Моторное масло грязное

Это скорее причина, чем симптом. Соленоид VVT работает лучше всего, когда моторное масло чистое, без мусора или если масло в двигателе частично утратило смазывающую способность или вязкость. Когда моторное масло забивается мусором, грязью или другими посторонними частицами, оно имеет тенденцию забивать канал от соленоида к цепи и шестерне VVT. Если масло в двигателе не было заменено по графику, это может привести к повреждению соленоида VVT, цепи VVT и зубчатой ​​передачи.

Чтобы избежать этой ситуации, замените моторное масло в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля. Низкий уровень масла также может вызвать проблемы с соленоидом VVT и другими компонентами системы газораспределения.

3.

Неровная работа двигателя на холостом ходу

Обычно система VVT не активируется до тех пор, пока двигатель не наберет более высокие обороты или пока не будет задействована нагрузка, например, движение в гору. Однако, если соленоид VVT неисправен, возможно, он добавит дополнительное моторное масло в шестерни VVT.Это может вызвать резкую работу двигателя на холостом ходу, в частности, колебания оборотов двигателя при активации системы. Если быстро не проверить, это может привести к преждевременному износу дополнительных компонентов двигателя. Если ваш двигатель плохо работает на холостом ходу, убедитесь, что сертифицированный механик проверит это как можно скорее.

4. Снижение топливной экономичности

Назначение регулируемых фаз газораспределения — гарантировать, что клапаны открываются и закрываются в нужное время, чтобы максимизировать производительность двигателя и снизить расход топлива.Когда соленоид VVT неисправен, вся система может выйти из строя, что может привести к открытию и закрытию впускных и выпускных клапанов в неподходящее время. Обычно это приводит к резкому снижению экономии топлива.

Если вы обнаружите какие-либо из вышеперечисленных предупреждающих признаков неисправного или неисправного соленоида системы изменения фаз газораспределения, обратитесь к местному сертифицированному механику ASE от YourMechanic. Они могут осмотреть ваш автомобиль, при необходимости заменить соленоид системы изменения фаз газораспределения и обеспечить надежную работу вашего автомобиля или грузовика.

Сроки и производительность клапана

Сроки и производительность клапана

Если вы любите гонки или любите автомобили, то вы, скорее всего, не боитесь менять кулачки в вашем двигателе. Тем не мение, Чтобы сделать вашу машину быстрее, нужно не просто заменить кулачок, а заменив его на «правый» распредвал. Это где твой понимание фаз газораспределения становится решающим при выборе правильного кулачка. К поможет вам лучше понять фазу газораспределения, эта страница расскажет о перекрытии продувки и эффект тарана.

ПРОДУВКА
На рабочем такте сгорание толкает поршень вниз в цилиндре. Во время этого хода необходимо открыть выпускной клапан перед поршнем. попадает в нижнюю часть цилиндра. Это позволит создать избыточное давление в цилиндр, чтобы «выпустить воздух» непосредственно перед тем, как поршень достигнет нижней части инсульт. Термин «продувка» используется для описания этого события.

Регулировка времени работы выпускного клапана таким образом гарантирует отсутствие давления остается в цилиндре, чтобы прижиматься к поршню на такте выпуска.В противном случае может возникнуть давление 20 фунтов на квадратный дюйм (или около того) на поршень, когда он запускает цилиндр. Это потребует некоторой мощности вашего двигателя, чтобы вытолкнуть выхлоп из цилиндра!

Двигатели с высокими оборотами должны открывать выпускной клапан раньше так давление имеет больше шансов выйти из цилиндра. Однако на более низких оборотах слишком быстрое открытие выпускного клапана означает, что вы не в полной мере использовать мощность такта.

НАКЛАДКА
Во время цикла двигателя бывает период, когда и впускной, и выпускной клапаны открыты одновременно.Эти фазы газораспределения известны как «перекрытие». Думайте об этом как о наложении друг на друга циклов выпуска и впуска.

Клапаны синхронизированы так, чтобы впускной клапан слегка приоткрывался до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) на такте выпуска. Точно так же выпускной клапан закрывается сразу после того, как поршень начинает опускаться. на такте впуска.

Перекрытие предназначено для выхлопных газов, которые уже стекает по выхлопной трубе, чтобы создать эффект, подобный сифону и втягивать свежую смесь в камеру сгорания.В противном случае небольшое количество сгоревшие газы останутся в камере сгорания и разбавят поступающий смесь на такте впуска. Эти фазы газораспределения являются продуктом кулачка. спецификации продолжительности и разделения.

Наука, связанная с перекрытием, довольно сложна. Давление, длина рабочего колеса, температура и многие другие аспекты влияют на то, как хорошо работает эффект перекрытия.

RAM ЭФФЕКТ
Когда поршень достигает нижней части цилиндра на такте впуска, впускной клапан в этот момент не закрывается сразу.Впускной клапан остается открыт, даже если поршень запускает цилиндр на сжатие Инсульт. Выражение «эффект тарана» используется для описания этого события.

Установка впускного клапана таким образом позволяет количество свежей смеси, которое нужно забить в цилиндр. Эффект очень похоже на гидроудар в сантехнике. Что происходит, так это то, что во время приема ход свежая смесь достаточно быстро течет по впускному коллектору и в цилиндр, что он не может мгновенно остановиться, когда поршень останавливается в нижняя часть такта впуска.Как и в случае с эффектом гидроудара, входящий смесь забивается в цилиндр, даже если поршень запускается на такте сжатия.

В двигателях с высокими оборотами впускной клапан может оставаться открытым дольше, чтобы воспользоваться этим эффектом тарана. Однако на низких оборотах поршень недостаточно силен, и поршень начнет выталкивать свежую смесь из цилиндра. Из всех различные эффекты фаз газораспределения, это может иметь наибольшее влияние на ваш производительность двигателя.

Авторские права AutoWare 1998

Учебное пособие по синхронизации клапанов

COMP

COMP Cams ^® Учебное пособие по синхронизации клапанов

Стремясь упростить то, что на самом деле происходит внутри двигателя, COMP Cams® предлагает вам «прогуляться» внутри типичного двигателя, такого же, как тот, который может быть у вас в автомобиле. Мы обсудим события клапана, положение поршня, перекрытие и осевые линии. Хотя мы не можем объяснить конструкцию кулачка в таком маленьком пространстве, мы могли бы прояснить некоторые из наиболее неправильно понимаемых терминов и прояснить, что на самом деле происходит, когда двигатель проходит свой четырехтактный цикл.Мы наглядно проиллюстрируем взаимосвязь между всеми частями двигателя и постараемся помочь вам понять, как распредвал влияет на мощность двигателя. Наденьте обувь для ходьбы, откройте глаза и приготовьтесь хорошенько заглянуть внутрь этого двигателя.

Мы начинаем с поршня до упора наверху, при этом оба клапана закрыты. Всего несколько градусов назад загорелась свеча зажигания, и взрыв и расширение газов толкают поршень к нижней части цилиндра.Это событие, которое фактически толкает коленчатый вал, чтобы создать мощность, и называется «рабочий ход» (рис. 1). Каждый «ход» длится половину оборота коленчатого вала или 180 градусов коленчатого вала. Поскольку распределительный вал вращается на половине скорости кривошипа, рабочий ход составляет только одну четверть оборота кулачка, или 90 градусов распределительного вала.

По мере того, как мы приближаемся к нижней части цилиндра, незадолго до того, как поршень достигнет нижней части, выпускной клапан начинает открываться. К этому времени большая часть заряда сожжена, и давление в цилиндре начнет выталкивать эту сгоревшую смесь в выхлопное отверстие. После того, как поршень пройдет истинное дно или нижнюю мертвую точку, он начинает подниматься обратно наверх. Теперь мы начали такт выпуска, еще 180 ° в цикле (рисунок 2). Это вытесняет остаток смеси из камеры, чтобы освободить место для свежего, чистого заряда топливовоздушной смеси. Когда поршень движется к верхней части цилиндра, выпускной клапан быстро открывается, проходит максимальный подъем и начинает закрываться.

Теперь происходит нечто совершенно уникальное. Непосредственно перед тем, как поршень достигает вершины, впускной клапан начинает открываться, а выпускной клапан еще не полностью закрыт.Это звучит неправильно, не так ли? Попробуем разобраться в происходящем.

Такт выпуска поршня вытолкнул почти весь израсходованный заряд, и когда поршень приближается к верху и впускной клапан начинает медленно открываться, в камере начинается сифонный эффект или эффект «продувки». Выброс газов в выхлопное отверстие приведет к началу всасываемого заряда. Так двигатель вымывает весь использованный заряд. Даже некоторые из новых газов уходят в выхлоп.Как только поршень проходит через верхнюю мертвую точку и снова начинает опускаться, всасываемый заряд быстро втягивается, поэтому выпускной клапан должен закрываться точно в нужной точке после верха, чтобы не допустить повторного попадания сгоревшего газа. Эта область вокруг верхней мертвой точки с обоими открытыми клапанами называется «перекрытием». Это один из самых критических моментов в рабочем цикле, и все точки должны быть правильно расположены в верхней мертвой точке поршня. Позже мы рассмотрим это более внимательно.

Мы прошли через перекрытие. Выпускной клапан закрывается сразу после того, как поршень начал опускаться, а впускной клапан открывается очень быстро. Это называется тактом впуска (рис. 3), когда двигатель «дышит» и наполняется новой смесью свежего воздуха и топлива. Впускной клапан достигает максимального подъема в определенной точке (обычно около 106 градусов) после верхней мертвой точки. Это называется средней линией впуска, которая относится к месту, где кулачок был установлен в двигателе по отношению к коленчатому валу. Это обычно называется «степенью». Об этом мы тоже поговорим позже.

Поршень снова идет полностью вниз, и при запуске впускной клапан устремляется к седлу. Точка закрытия впускного клапана будет определять, где цилиндр фактически начинает создавать давление, поскольку мы сейчас находимся в такте сжатия (рис. 4). Когда смесь всасывается и оба клапана закрываются, поршень начинает сжимать смесь. Вот где двигатель действительно может создать некоторую мощность.Затем, незадолго до вершины, загорается свеча зажигания, и мы готовы начать все заново.

Только что рассмотренный цикл двигателя типичен для всех четырехтактных двигателей. Есть несколько вещей, которые мы не обсуждали, такие как подъем, продолжительность, точки открытия и закрытия, перекрытие, осевая линия впуска и угол разделения лепестков. Если вы будете обращаться к диаграмме фаз газораспределения при обсуждении этих терминов, это может упростить понимание.

Большинство кулачков рассчитаны на срок службы в определенной точке подъема. Как бы медленно клапан ни открывался, ни закрывался в самом начале и в конце своего цикла, было бы невозможно точно определить, где он начинает двигаться. В проиллюстрированном случае номинальная продолжительность составляет 0,006 дюйма подъема толкателя. На нашем графике мы используем подъем клапана, поэтому мы должны умножить его на соотношение коромысел, чтобы найти этот подъем. Например: 0,006 дюйма x 1,5 = 0,009 дюйма . Вместо первоначального подъема толкателя 0,006 дюйма, теперь мы используем подъем клапана 0,009 дюйма. Эти точки открытия и закрытия обведены кружками, чтобы вы могли их видеть. Если вы посчитаете количество градусов между этими точками, вы придете к заявленному продолжительность, в данном случае 270 градусов вращения коленчатого вала.На этом рисунке это одинаково как для впускных, так и для выпускных кулачков, что делает его кулачком с единым профилем. Некоторые производители кулачков оценивают подъем своих кулачков как 0,050 дюйма. Если мы снова умножим это на соотношение коромысел, мы получим 0,075 дюйма. Мы можем отметить диаграмму и прочитать продолжительность при подъеме 0,050 дюйма. Этот кулачок показывает около 224 градусов, что является стандартным для этого кулачка 270H. Подъем очень просто определить. Вы можете просто прочитать его по оси, идущей вверх. Это подъем на клапане, как мы говорили ранее. Иногда можно услышать подъем, называемый «подъем лепестка».Это означает подъем на лепестке или подъем клапана, деленный на соотношение коромысел. В этом случае это будет 0,470 дюйма, разделенное на подъем лепестка 1,5 или 0,313 дюйма. Подъем — это просто прямое измерение подъема клапана или подъемника.

Точки открытия и закрытия мы коснулись чуть раньше, но теперь хотим рассмотреть их еще подробнее. Мы говорили о том, когда возникают эти точки и как они измеряются. Как вы можете видеть на рисунке 1, клапан начинает двигаться очень медленно, а затем набирает скорость по мере приближения к вершине.Он делает то же закрытие, быстро опускаясь, а затем замедляясь до плавной остановки. Это похоже на вождение машины. Если вы разгонитесь от 0 до 60 миль в час за доли секунды и мгновенно остановитесь, вы можете представить, что это будет делать с машиной, не говоря уже о водителе. Это было бы слишком тяжело для любого клапана. Вы изогнете толкатели, износите кулачки, сломаете пружины и коромысла и потеряете всякую динамическую конструкцию. Кулачок не будет работать на желаемом уровне оборотов, так как все эти части будут сталкиваться друг с другом.Когда клапан приближается к седлу, вы также должны замедлить его, чтобы клапанный механизм не издавал каких-либо громких звуков. Если вы ударите клапан по седлу, вы можете ожидать сильный шум и много изношенных и сломанных деталей. Таким образом, легко увидеть, что вы можете ускорить клапан только на определенную величину, прежде чем у вас возникнут проблемы. COMP Cams® научился этому за годы — насколько безопасно можно продвинуться в этом направлении.

Если посмотреть немного дальше на временные точки, первое, что мы видим на диаграмме, — это точка открытия выпускного отверстия. Мы все заметили разные звуки рабочих кулачков, с отчетливыми холостыми ходами или грубым холостым ходом. Это происходит, когда выпускной клапан открывается раньше и пропускает звук горения в выхлопные трубы. На самом деле он может немного гореть, когда выходит из двигателя, так что это может быть очень ярко выраженный звук.

Следующая точка на графике — входное отверстие. Это начинает фазу перекрытия, которая очень важна для вакуума, реакции дроссельной заслонки, выбросов и, особенно, расхода бензина.Величина перекрытия, или площадь между впускным отверстием и выпускным отверстием, и место, где оно происходит, является одной из наиболее критических точек в цикле двигателя. Если впускной клапан открывается слишком рано, он выталкивает новый заряд во впускной коллектор. Если это произойдет слишком поздно, цилиндр вылетит наружу и сильно снизит производительность двигателя. Если выпускной клапан закрывается слишком рано, он улавливает часть отработанных газов в камере сгорания, а если он закрывается слишком поздно, это приведет к чрезмерной продувке камеры; вынимая слишком много заряда, снова создавая искусственно худое состояние. Если фаза перекрытия происходит слишком рано, это создаст чрезмерно богатое состояние в выпускном отверстии, что серьезно снизит расход топлива. Итак, как видите, все, что касается перекрытия, имеет решающее значение для производительности двигателя.

Последняя точка цикла — закрытие впуска. Это происходит немного позже нижней мертвой точки, и чем быстрее она закрывается, тем большее давление в цилиндре будет развивать двигатель. Однако вы должны быть очень осторожны, чтобы убедиться, что вы держите клапан открытым достаточно долго, чтобы должным образом заполнить камеру, но закрывайте его достаточно быстро, чтобы получить максимальное давление в баллоне.Это очень сложный момент в цикле распределительного вала.

Последнее, что мы обсудим, — это разница между осевой линией впуска и углом разделения лепестков. Эти два термина часто путают. Несмотря на то, что у них очень похожие имена, они очень разные и управляют разными событиями в движке. Угол разделения лепестков — это просто то, о чем говорится. Это количество градусов, разделяющее точку пика подъема выступа выхлопа и точку пика выступа впуска. Иногда это называют «центром лепестка» кулачка, но мы предпочитаем называть его углом разделения лепестков.Это можно изменить только тогда, когда кулачок заземлен. Не имеет значения, как вы наклоняете кулачок в двигателе, угол разделения лепестков отшлифован до кулачка. С другой стороны, осевая линия впуска — это положение центральной линии или точки пикового подъема впускного лепестка по отношению к верхней мертвой точке поршня. Это можно изменить, вставив кулачок в двигатель. На рисунке 1 показан обычный кулачок на 270 градусов. Расстояние между лепестками составляет 110 °. Мы показываем, что он установлен в двигателе на 4 ° вперед или на осевой линии впуска 106 °.Светло-серые кривые показывают тот же распределительный вал, установленный дополнительно на четыре градуса вперед или на осевой линии впуска 102 градуса. Вы можете увидеть, насколько раньше происходит перекрытие и насколько сильно открывается впускной клапан, прежде чем поршень начнет опускаться. Обычно это рассматривается как способ увеличить нижнюю мощность, но, как вы можете видеть, большая часть заряда выталкивается из выхлопной трубы, что делает двигатель менее эффективным. На каждой плате кулачка есть рекомендованная точка установки центральной линии впуска, и очень важно установить кулачок в этой точке.Что касается механики изменения положения кулачка, COMP Cams® подготовил простое, подробное видео (часть № 190), которое шаг за шагом проведет вас через этот процесс.

На этих страницах мы обсудили теорию, но видео покажет вам, как на самом деле выполнить работу. Компания COMP Cams® приложила много усилий для проектирования и разработки наших распредвалов. Все эти моменты были учтены в каждой камере, указанной в этом каталоге. Мы собираемся показать, что конструкция распредвала — это не какое-то «черное искусство», а скорее серия решений и компромиссов, основанных на точном применении кулачка.Только наш многолетний опыт может сказать, будет ли работать определенная комбинация долей, поэтому вы должны доверять мнению тех, кто разработал эти комбинации.

Если у вас есть другие вопросы, позвоните по бесплатной линии CAM HELP ^® по телефону 1-800-999-0853.

Объяснение фаз газораспределения клапана

: оценка скорости работы двигателей | Особенность

Из номера за август 2017 г.

Когда дело доходит до многих переменных сгорания внутри двигателя, инженеры измеряют время ключевых событий в градусах вращения коленчатого вала, относительной системе отсчета, которая остается постоянной без необходимости компенсации изменения оборотов двигателя.При отсутствии знакомой, обычной шкалы времени легко недооценить, насколько быстро все движется в двигателе внутреннего сгорания. Добавьте к этому возможности современной электроники и средств управления, которые оптимизируют работу клапанов, впрыск топлива и искровое зажигание для повышения мощности или эффективности, и запуск всех цилиндров зависит от точности до миллисекунды.

В качестве лишь одного примера, рядный шестицилиндровый двигатель BMW N55 с турбонаддувом сочетает в себе регулируемое фазирование кулачков впускных и выпускных клапанов с регулируемым подъемом впускных клапанов. На холостом ходу двигателя 725 об / мин такты впуска, сжатия, мощности и выпуска вместе происходят всего за 0,2 секунды, буквально мгновение ока. События, определяющие это сгорание, например, как долго клапаны остаются открытыми, происходят в течение еще меньших долей секунды. И по мере того, как двигатель приближается к максимальной частоте вращения 7000 об / мин, весь процесс сжимается в окно, которое длится примерно одну десятую от времени на холостом ходу.

Чтобы дать вам представление о том, насколько быстро движутся современные двигатели, давайте взглянем на стратегию эксплуатации N55:

Выбор времени впускных клапанов: Фазер впускного распределительного вала BMW inline-six может смещать профиль кулачка до 70 градусов, но продолжительность открытия 255 градусов является фиксированной.Выдержка означает полное открытие 0,006 секунды для одного такта впуска при 7000 об / мин.

N55 Регулировка фаз газораспределения

Высота впускного клапана: Система BMW Valvetronic эффективно играет роль дроссельной заслонки, дозируя воздух в цилиндры, прежде всего в зависимости от положения педали акселератора. Он может регулировать подъем впускного клапана в пределах 0,008 дюйма (что соответствует толщине четырех страниц журнала, который вы держите) при малых нагрузках и 0.4 дюйма для полной нагрузки с помощью быстродействующего двигателя постоянного тока, который управляет поворотом толкателей с кулачковыми роликами.

Время выпускных клапанов: Путем независимого регулирования фаз газораспределения контроллер двигателя может регулировать степень перекрытия — период, когда выпускной и впускной клапаны открыты. В крейсерском режиме с низкой нагрузкой и постоянной скоростью это перекрытие увеличивается, чтобы позволить части инертного выхлопного газа течь обратно в цилиндр во время такта впуска, снижая температуру сгорания и образование оксидов азота.На устойчивой скорости 50 миль в час с двигателем, работающим со скоростью 1500 об / мин, максимальное перекрытие N55 длится 0,2 секунды. Для максимальной мощности на красной линии полностью минимизированное перекрытие клапанов длится всего 0,0005 секунды — время, необходимое звуку, чтобы пройти всего семь дюймов при комнатной температуре.

Время зажигания: Время зажигания обычно увеличивается при работе с малой нагрузкой для предотвращения детонации обедненных топливовоздушных смесей. Как на холостом ходу, так и на красной линии в N55 искра возникает примерно на шесть-восемь градусов до того, как поршень достигает верхней мертвой точки, но разница в оборотах двигателя — это разница между искрой, возникающей на 0.002 секунды и 0,0002 секунды до пика поршня. Это в 10 и 100 раз быстрее, чем взмахнуть крыльями колибри. Система также замедляет опережение зажигания, когда двигатель холодный, работая в сочетании с поздним впрыском топлива и более ранним открытием выпускного клапана, чтобы быстрее довести каталитические нейтрализаторы до рабочей температуры.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano. io.

Регулируемая синхронизация клапана становится реальностью

Изменение фаз газораспределения — идея не новая. Идея увеличения крутящего момента двигателя на низких и высоких оборотах за счет автоматического опережения и замедления существует довольно давно.

В 1960-х годах вы могли получить механизм изменения фаз газораспределения с торсионной пружиной, которая замедляет фазу газораспределения в ответ на повышенный крутящий момент, необходимый для поворота распределительного вала на более высоких оборотах двигателя.Теоретически вы могли бы пользоваться преимуществами крутящего момента на низких оборотах и ​​лошадиных сил на высоких скоростях, но на практике это не сработало из-за зависимости от крутящего момента.

В наши дни историческое обсуждение различных инженерных подходов к изменению фаз газораспределения могло бы заполнить энциклопедию. Но компьютеризированные системы управления двигателем сделали изменение фаз газораспределения практической реальностью для большинства автомобилей.

Я оставлю более уникальные конструкции VVT на страницах истории, а электронные системы фаз газораспределения — на страницы будущего.А пока давайте рассмотрим основы того, как VVT влияет на производительность двигателя, как он может выйти из строя, а затем дадим несколько советов по устранению неполадок в подозрительных системах VVT.

Клапан и распредвал
Переменная фаза фаз газораспределения, которую большинство из нас видит в наших магазинах, на самом деле представляет собой переменную фазу фаз газораспределения, которая улучшает крутящий момент на низких и высоких оборотах за счет опережения или замедления фаз газораспределения на одном верхнем распредвале ( SOHC) приложений двигателя.

Напротив, некоторые приложения с двойным верхним распределительным валом (DOHC) выполняют те же функции, раздельно продвигая или замедляя впускной и выпускной распредвалы.

Полностью регулируемые фазы газораспределения могут быть достигнуты только с помощью управляемых компьютером соленоидов для точного управления открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов. Хотя различные комбинации событий изменения фаз газораспределения теоретически бесконечны в системе с электронным управлением, ее применение ограничено из-за проблем со стоимостью и, в некоторых случаях, надежностью.

Теоретически….
Эффективная синхронизация клапанов очень зависит от скорости всасываемого воздуха, проходящего через впускные отверстия двигателя, и выхлопных газов, выходящих из выпускных отверстий двигателя.

Когда всасываемый воздух движется медленно на более низких оборотах двигателя, впускной клапан должен закрываться раньше, чтобы поршень не выталкивал всасываемый воздух обратно во впускной канал и коллектор.

Но когда скорость всасываемого воздуха увеличивается с увеличением оборотов двигателя, впускной клапан должен закрыться позже, чтобы помочь набрать больше воздуха в цилиндр. Теоретически, большинство конструкций VVT начинают изменять фазы впускных клапанов, когда скорость всасываемого воздуха начинает резко возрастать при 2500-3500 об / мин. Конечно, реальная стратегия работы PCM во многом зависит от конструкции двигателя и ограничений скорости двигателя.

Хотя синхронизация выпускных клапанов не так критична для характеристик двигателя, как фаза впускных клапанов, теоретически ее можно усовершенствовать в приложениях с DOHC для увеличения перекрытия фаз газораспределения на более высоких оборотах двигателя и задержки для уменьшения перекрытия клапанов на более низких оборотах двигателя.

Перекрытие фаз газораспределения желательно при более высоких оборотах двигателя. Одновременное удерживание впускных и выпускных клапанов открытыми, когда двигатель переходит от выпуска к такту впуска, позволяет двигателю использовать небольшое отрицательное давление, создаваемое выхлопными газами, выходящими из выпускного отверстия, чтобы помочь втягивать всасываемый заряд в цилиндр.

Но при более низких оборотах двигателя и скоростях газа высокое перекрытие клапанов приводит к скачкообразному холостому ходу из-за того, что выхлопные газы возвращаются во впускной коллектор, а также снижает компрессию во время работы двигателя. Имейте в виду также, что изменение фаз газораспределения выпускных клапанов может создать эффект «EGR», который помогает снизить выбросы оксида азота (NO) в некоторых областях применения.

Конструкция кулачка
Попутно полезно понять основы конструкции кулачка распредвала. Чтобы предотвратить чрезмерную нагрузку на клапанный механизм, кулачок должен быть спроектирован так, чтобы постепенно увеличивать массу подъемника, толкателя, коромысла и клапана.Конструкция верхнего распределительного вала снижает нагрузку на клапанный механизм за счет замены этих компонентов на простой толкатель кулачка.

К сожалению, для механических распределительных валов, изменение зазора клапана приведет к незначительным изменениям фаз газораспределения. Поскольку распределительные валы с гидравлической регулировкой не требуют люфта, фазы газораспределения остаются стабильными.
В любом случае выступ кулачка должен быть спроектирован так, чтобы постепенно замедлять работу клапанного механизма, чтобы предотвратить отскакивание клапанов от седел клапанов при пиковых оборотах двигателя. Хотя кулачки распределительного вала можно шлифовать для увеличения потока воздуха за счет увеличения подъема клапана, увеличение подъема клапана увеличивает нагрузку на клапанный механизм, а также увеличивает вероятность столкновения поршня с клапаном.

Phasers Ready
Изменение фаз газораспределения на ранних двигателях с одинарным верхним распределительным валом (SOHC) было достигнуто за счет использования «фазера» распредвала, состоящего из подпружиненного гидравлического поршня, прижимающего скошенную ведущую шестерню к аналогичной скошенной ведущей шестерне, установленной на распредвал.

Точная установка фаз газораспределения может быть достигнута за счет использования модуля управления трансмиссией (PCM) для подачи давления масла на поршень путем подачи импульсов на масляный регулирующий клапан. Поскольку поршень имеет отверстие для стравливания давления масла, синхронизацию кулачка можно изменить, увеличив ширину импульса, подаваемого на масляный регулирующий клапан.

Если электроника выйдет из строя, возвратная пружина фазера толкнет поршень в исходное положение синхронизации. PCM также будет контролировать положение распределительного вала, сравнивая относительные положения датчика положения распределительного вала (CMP) и датчика положения коленчатого вала (CKP).Если эти позиции не соответствуют запрограммированным данным, PCM должен установить код неисправности серии P0010 или P0340.

Некоторые конструкции VVT также включают отдельный датчик фаз газораспределения (VTS), чтобы обеспечить более точную обратную связь по фазе газораспределения с PCM. В то время как большинство современных конструкций VVT используют более компактные фазовращатели лопастного типа для регулировки фаз газораспределения, они по-прежнему используют ту же базовую компоновку датчиков и механизмов контроля давления масла, что позволяет управлять компьютером.

VVT Failures
Как вы, возможно, уже догадались, диагностика VVT очень зависит от приложения, поскольку она зависит не только от того, является ли двигатель рядным или V-образным блоком, конфигурацией SOHC или DOHC, но и от конфигурация фазера и системной электроники.

Кроме того, существуют буквально десятки «глобальных» кодов неисправностей серий P0010 и P0340, не говоря уже о кодах серий P1000, зависящих от производителя, которые могут быть сохранены из-за проблем с синхронизацией клапана.
Но, применяя основные принципы работы, можно диагностировать большинство отказов VVT, независимо от конфигурации.

Очевидно, что большинство отказов VVT приведет к потере крутящего момента двигателя на низких или высоких оборотах и ​​повлияет на вакуум во впускном коллекторе. Когда распределительный вал не реагирует на положения, заданные PCM, PCM должен сохранить связанный с распределительным валом код ошибки синхронизации серии P0340.На двигателях с V-образным блоком ошибка синхронизации распредвала на одном ряду также может привести к кодам пропусков зажигания серии P0300 для всех цилиндров этого ряда.

Кроме того, помните, что фазы газораспределения и перекрытие клапанов влияют на компрессию цилиндра. При отказе одного банка двигателя с V-образным блоком сжатие при запуске от банка к банку должно отличаться, как и числа балансировки топлива между банками.

Также имейте в виду, что с повторным введением стальных цепей привода ГРМ отдельная свободная цепь или изношенное натяжное устройство или направляющая цепи на одном ряду могут замедлить синхронизацию кулачков и, возможно, повлиять на характеристики холодного пуска и управляемости.

Вязкость моторного масла, а также пропускная способность масляного фильтра могут определенно повлиять на способность фазовращателя кулачка управлять фазами газораспределения, равно как и на срок службы масла.

Во многих случаях масло, не одобренное производителем оригинального оборудования, в сочетании с масляным фильтром малой емкости может вызвать образование отложений или покрытий лаком, в результате чего фазовращатели кулачка заедают в опережающих или замедленных положениях.

Это также может вызвать засорение масляных каналов в головке блока цилиндров, масляном регулирующем клапане и фазовращателя шламом или загрязнение металлической стружкой.Помните, что даже при использовании масел, одобренных оригинальным производителем или производителем, необходимо менять моторное масло через рекомендуемые интервалы.

No related posts.