Как выглядят клапана на авто

Клапан

Цены на детали изменяются зависимо от их размера, материала из которого они изготавливаются, наличия электрического привода, массы, вида уплотнительных элементов, типа скрепления с трубами. Средняя цена зависимо от материала:

1. Чугунные — 250 рублей.
2. Стальные — 550 рублей.
3. Латунные — 750 рублей.

При выборе устройства нужно учитывать некоторые особенности:

1. Латунные — обладают устойчивостью к образованию ржавчины, выдерживают частые перепады температур, высокое давление. Недостаток — высокая цена.
2. Стальные — популярный материал относительно изготовления запорных механизмов. Выдерживает большие нагрузки, резкие перепады температур. При изготовлении сплав насыщается легирующими добавками, которые изменяют его характеристики.
3. Чугунные — низкая цена, распространённость, хорошие литейные качества сделали модели из этого материала привлекательными для покупателей. Основные недостатки — низкая устойчивость к образованию ржавчины, малый показатель прочности.

На упаковках с деталями указывается для каких рабочих сред они предназначены, какое давление выдерживают. От этого необходимо отталкиваться, выбирая проходной вентиль.

Особенности выбора

Почему стучат клапаны двигателя: из практики автовладельцев

«Проблема решилась заменой масла».

Имею опыт решения подобной проблемы. Пуск двигателя и холостые обороты не предвещали ничего плохого. При трогании на холодную – тоже ничего необычного. Однако стоило прогреться двигателю – небольшая нагрузка, и стук давал о себе знать. Звук был разной, меняющейся периодичности. Выяснилось, что забитый фильтр масла вызывал стук в гидрокомпенсаторах при высоких оборотах. То есть на малых оборотах поток масла еще был достаточным, при раскручивании засор в фильтре существенно ограничивал возможности системы смазки.

Проблема ушла после замены расходников масляной системы – фильтра и жидкости. В настоящее время нет никаких проблем.

«Однажды просто заглох».

Столкнулся в своей практике с одним нюансом. Резкое нажатие на педаль газа на стоящем авто или при разгоне вызывало стук клапанов. В пути из Москвы на скорости 130 км/ч внезапно заглох двигатель. При попытке старта на обочине выяснилось, что двигатель не крутится. Проверил ремень ГРМ, он без повреждений.

Позже обнаружилось, что второй распределительный вал имеет цепной привод от первого вала. Виновником был неисправный натяжитель. Цепь слетела, и привода не было. Пришлось менять ГБЦ, потому что клапаны погнулись. Остановился на варианте б/у детали с авторазборки. Примечательно, что незадолго до происшествия была диагностика, не обнаружившая никаких серьезных проблем.

«Дело чаще всего в зазоре».

Клапаны, вероятнее всего, стучат из-за зазора. На впуске он должен быть 0,36, на выпуске 0,6. При таких значения никакого звука быть не должно. Если клапан застучал так, что его слышно, значит, между проставкой и кулачком огромный зазор. Чтобы точно установить источник шума, нужно открутить крышку и вооружиться набором щупов. Также помогает при диагностике стробоскоп и газоанализатор. Такой перечень оборудования есть практически на любой СТО.

«Регулировка помогала на три дня».

Любой узел ДВС может издавать посторонние звуки. Есть два источника шума – детонация и зазоры. Откуда берутся зазоры? Либо у деталей большой износ, либо плохое крепление. Например, стучит стартер, если затяжка его болтов ослабла. Постукивает двигатель о кузов, если нарушено штатное крепление.

С регулировкой зазоров в клапанах справится любой опытный водитель. Однажды появился стук в клапанах моей машины. Периодичность его была ниже, чем когда есть детонация. После проведенной регулировки стук клапанов не проявлялся лишь 3 дня, а затем начался снова. Гипотеза о люфте направляющих не подтвердилась

Тогда обратил внимание на коромысла – там и обнаружил выработку от вала распределителя. Месяцем ранее менял моторное масло

Послушал советчиков и использовал средство «РУМЕТ». Вот именно он и засорил каналы в коромыслах.

«Рисковать не хотелось».

Поделюсь своей историей ремонта клапанов. Случилось это перед зимой. Когда все наладилось, испытал истинное удовольствие ехать в авто под чистый звук мотора. Чем-то он напомнил мне урчание котенка. А вот стук, наоборот, как гвоздем по сердцу. Что примечательного в моей истории? Неисправные клапаны выявились легко. На клапанной крышке над этими элементами был белый налет. Гипотетически от прорывавшихся газов. Выяснилось, что эти клапаны имели зазор 0,4, поэтому и был стук. До сих пор не знаю причину, двумя годами ранее собственноручно все проверил и отрегулировал. Возможно, просто допустил ошибку.

«Просто поменял марку бензина».

Вдруг застучал мой двигатель. Сразу подозрение пало на бензин. Предположение подтвердилось. На той же АЗС сегодня залил не 95-й, а 97-1 супер. Вернее, подмешал новый бензин в старый, которого еще было половина бака. И сразу почувствовал разницу – детонация почти прекратилась. Один раз проскочило, но решилось поднятием оборотов. Поэтому теперь уверен, что во всем виноват плохой бензин.

«Есть один интересный момент».

Некачественный бензин – часто виновник стука клапанов. Однако нужно учесть особенности двигателя. Если регулировка зазоров осуществляется с помощью шайб, самостоятельно туда лезть не стоит. В случае гидрокомпенсаторов есть нюанс. Бывали случаи, что компенсаторы залипали при очень бережной и редкой езде, особенно когда рокеры сильно изношенны. Устраняется просто – нужно устроить ДВС 30-километровый пробег при большой нагрузке. И этого достаточно!

Принцип работы

Автоматический регулятор устанавливают на вспомогательную линию, смонтированную после помпы или коллектора разгона. Байпас соединяет ведущий контур с обратным коллектором. Перепуск жидкости производится и в обратном русле, если нагревательный бойлер составляет часть отопительной системы, в чем и заключается принцип работы перепускного клапана. Излишек воды отводится во внешнюю среду, если водонагреватель работает в автономной линии.

Устройство перепускной автоматики:

• заслонка находится в корпусе из металла, там же установлена пружина;
• рукоятка находится на корпусе, предназначается для регулировки допустимого напора;
• датчики температуры врезаются дополнительно, предусматривается устройство подпитки и стравливания энергоносителя.

Заслонка оказывает давление на пружину, освобождая пропуск в корпусе. Поток перенаправляется из ветки подачи в отводящий контур. Напор выравнивается, показатели поддерживаются в таком состоянии. Пружина расправляется и передвигает заслонку в обратном направлении при уменьшении давления. Жидкость не поступает в байпас, и давление выравнивается при других условиях работы.

Проходной клапан отличается от редукционного устройства и предохранительной автоматики. Разница состоит в механизме уменьшения напора и периодичности функционирования.

Основные детали

Устройство регулирующего клапана

Устройство регулирующих клапанов включает: корпус, крышку (головку), седло, затвор (заслонка) и шток (шпиндель) с маховиком. Иногда маховик может быть заменен на автоматическое приспособление. Все составляющие объединены посредством корпуса. Рабочая материя подается вовнутрь устройства через корпус. Шпиндель, находящийся в головке (здесь же расположен уплотняющий сальник), заставляет затвор передвигаться, в результате чего открывается или закрывается отверстие, имеющееся в седле. Рабочий состав, поступая сквозь него, выходит с другой стороны. Поток может быть прямым или заворачивать.

Популярные статьи Причина детонации двигателя после выключения зажигания: калильное зажигание

Что такое запорный клапан?

Вентиль запорный — элемент любой системы, работающей с жидкостями. Он предназначен для того чтобы перекрывать или открывать подачу жидкости. Если на линии случается авария, рабочие перекрывают вентили, чтобы устранить поломку. Прежде чем покупать деталь, нужно узнать её устройство и принцип действия. Она состоит из нескольких элементов:

1. Ручки для вращения.
2. Корпуса, который имеет минимум два патрубка. Один входящий, другой выходящий.
3. Шпинделя, передающего усилие при вращении ручки.
4. Золотника — запирающее устройство, которое закрывает канал подачи жидкости.

Принцип работы детали заключается в том, что после поворота ручки, шпиндель начинает двигаться по резьбе вниз. Он постепенно закрывает отверстие, через которое поступает вода, масло, топливо, кислоты.

Последствия прогорания клапанов

Водители со стажем знают ответ на вопрос, можно ли ездить с прогоревшим клапаном. При самом оптимальном раскладе, если не обращать внимания на проблему на первых порах, главным следствием прогара клапанного механизма станет увеличившийся расход горючего как следствия падения совокупной мощности мотора по причине неработоспособности одного из клапанов.

Если продолжать игнорировать детонацию двигателя, седло клапана может прогореть насквозь, из-за чего заменой клапанов уже не обойтись – придётся менять и головку.

Иногда в результате раскрошения клапана кусок отколовшегося металла попадает в цилиндр. Если он достаточно крупный, то велика вероятность, что он сможет повредить поршень и даже стенки цилиндра. В последнем случае двигатель подлежит полной замене.

При наличии ГБО процедуру регулировки клапанов следует осуществлять намного чаще – примерно каждые 10000-12000 километров пробега. Причина – более высокие температурные характеристики горения газово-воздушной смеси. Сама процедура регулировки более сложная и ответственная. Дело в том, что выпускные клапаны при использовании газа обычно слегка поджаты. Достаточно их ещё немного поджать, чтобы клапан начало подклинивать, и тогда его прогорание – лишь вопрос времени. Бензиновые агрегаты в этом отношении более безопасны.

Не рекомендуется обеднять газовую смесь ради экономии – потеря мощности двигателем заставит вас с большим усилием, чем обычно, надавливать на педаль акселератора, а в итоге расход даже увеличится, а клапаны при этом начнут подгорать.

Но если регулировка подачи ТВС выполнена правильно, мощность силового агрегата установится на уровне, сравнимом с работой мотора на бензине. Водители, привыкшие ездить на бензине, обычно производят регулировку при появлении детонационных шумов, и это в принципе верно. Но для машин на газу такой подход неприемлем – осуществлять регулировку следует, не дожидаясь уменьшения компрессии, клапан может прогореть и без появления такой симптоматики, как шумы при работе двигателя.

Автозапчасти и СТО

Обычным автолюбителям, совершенно не обязательно знать порядок работы цилиндров двигателя. Ну, работает и работает. Да, с этим трудно не согласится. Не нужно до того момента, пока вы не пожелаете своими руками выставить зажигание или не займетесь регулировкой зазоров клапанов.

Не будет лишним знание о порядке работы цилиндров двигателя автомобиля, когда вам нужно будет подсоединить высоковольтные провода к свечам, либо трубопроводы высокого давления у дизеля. А если вы затеете ремонт головки блока цилиндров?

Ну согласитесь, смешно будет ехать на автосервис для того, чтобы правильно установить ВВ провода. Да и ехать-то как? Если двигатель троит.

Что значит порядок работы цилиндров двигателя?

Последовательность, с которой чередуются одноименные такты в разных цилиндрах и называется порядком работы цилиндров.

От чего зависит порядок работы цилиндров? Есть несколько факторов, а именно:

— расположение цилиндров двигателя: однорядное или V-образное; — количество цилиндров; — конструкция распредвала; — тип и конструкция коленвала.

Рабочий цикл двигателя

Рабочий цикл двигателя состоит из газораспределительных фаз. Последовательность этих фаз должна равномерно распределяться по силе воздействия на коленчатый вал. Именно в этом случае происходит равномерная работа двигателя.

Обязательным условием является то, что цилиндры, работающие последовательно, не должны находиться рядом. Для этого и разрабатываются производителями двигателей, схемы порядка работы цилиндров двигателя. Но, во всех схемах порядок работы цилиндров начинает свой отсчет с главного цилиндра №1.

Газораспределительной фазой называют момент, в который начинается открытие и заканчивается закрытие клапанов. Измеряется фаза газораспределения в градусах поворота коленчатого вала по отношению к верхней и нижней мёртвым точкам (ВМТ и НМТ).

На протяжении рабочего цикла в цилиндре воспламеняется смесь топлива и воздуха. Промежуток между воспламенениями в цилиндре оказывает непосредственное влияние на равномерность работы мотора. Двигатель работает максимально равномерно при наименьшем промежутке воспламенения.

Данный цикл непосредственно зависит от количества цилиндров. Чем большим является число цилиндров, тем меньшим будет интервал воспламенения.

Порядок работы цилиндров у разных двигателей:

У двигателей одного типа, но разных модификаций, работа цилиндров может отличаться. Например, двигатель ЗМЗ. Порядок работы цилиндров двигателя 402 – 1-2-4-3, в то время как порядок работы цилиндров двигателя 406 – 1-3-4-2.

Если углубится в теорию работы двигателя, но так, чтобы не запутаться, то мы увидим следующее. Полный рабочий цикл 4-х тактного двигателя проходит за два оборота коленвала. В градусах это равно 720. У 2-х тактного двигателя 3600.

Колена вала смещают на определенный угол для того, чтобы вал находился под постоянным усилием поршней. Этот угол напрямую зависит от количества цилиндров и тактности двигателя.

— Порядок работы 6 цилиндрового рядного двигателя 1-5-3-6-2-4 (интервал между воспламенением составляет 1200).

— Порядок работы 8 цилиндрового V-образного двигателя 1-5-4-8-6-3-7-2 (интервал между воспламенениями 900).

— Существует, например, порядок работы 12 цилиндрового двигателя W-образного: 1-3-5-2-4-6 – это левые головки блока цилиндров, а правые: 7-9-11-8-10-12

Для того, чтобы вам был понятен весь этот порядок цифр, рассмотрим пример. У 8 цилиндрового двигателя ЗиЛ порядок работы цилиндров следующий: 1-5-4-2-6-3-7-8. Кривошипы расположены под углом 900 .

То есть если в 1 цилиндре происходит рабочий цикл, точерез 90 градусов поворота коленвала, рабочий цикл происходит в 5 цилиндре, и последовательно 4-2-6-3-7-8. В нашем случае один поворот коленвала равен 4 рабочим ходам. Естественным образом напрашивается вывод, что 8 цилиндровый двигатель работает плавне и равномернее, чем 6 цилиндровый.

Скорее всего, глубокое знание порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля, вам не понадобится. Но общее представление об этом иметь необходимо. А если вы задумаете произвести ремонт, например головки блока цилиндров, то эти знания лишними не будут.

Принцип действия и достоинства

Шток передает усилие, исходящее от привода, на плунжер. Он опускается и меняет сечение пропускного отверстия. Вследствие этого объем проходящей жидкости или газа внутри трубы увеличивается или уменьшается. Скорость движения рабочей среды, а также давление внутри системы меняется.

Ручной запорно-регулирующий клапан может полностью перекрыть пропускное отверстие. В этом случае показатель давления снижается до нуля. Но это возможно лишь в том случае, если контактирующие узлы полностью герметичны.

Регулирующий вентиль применяется на всех без исключения трубопроводах. Он обладает такими преимуществами:

1. Долговечность и надежность. Корпус приспособления может изготавливаться из чугуна, нержавеющей стали или металлических сплавов. Все они обрабатываются специальными веществами, которые предотвращают негативное воздействие агрессивных компонентов.
2. Простота конструкции. Изделие в полной мере выполняет свою функцию, при этом не содержит сложных узлов.
3. Возможность уменьшения расхода теплоносителя.
4. Большое разнообразие видов и конструкций.
5. Приемлемая стоимость.
6. Значительный регулируемый диапазон.

Популярные статьи Моторное масло в антифризе: почему возникает неисправность

Неполадки

Почему ОК выходит из строя. Такое происходит довольно часто, так как на рынке сегодня в процентном отношении больше стало брака

Китайские подделки по низкой и средней стоимости привлекают внимание автомобилистов, не подозревающих подвоха. Стоит установить такую деталь, и уже через некоторое время возникают неполадки

Как проверить обратный клапан топливной системы

Если деталь качественная, то неисправность возникает по естественной причине – вследствие износа. Как правило, портится либо пружина, либо мембрана. Полностью отказывает клапан крайне редко, что делает ему честь.

Ещё одна распространённая причина выхода из строя, наблюдаемся в последнее время, это низкое качество топливо. Бензин или солярка, смешанная с водой, губительны для многих деталей топливной системы.

Характерные признаки неисправности ОК выглядят так:

ОК имеет механическую конструкцию. С одной стороны, кажется, что это хорошо, и его можно починить легко, если разбираться в механике. На самом деле элемент неразборный, и невозможно провести диагностику его функциональности с помощью электронных приборов, датчиков, например.

Способы проверки работоспособности ОК

Для определения исправности клапана применяются различные методы. Один из них основан на проверке уровня давления. Измеряется он манометром, подключённым к той части системы, которая обеспечивает подпитку двигателя бензином. Нормальный уровень давления должен составлять 3 кг/см2 (легковые авто). Также, уровень не должен резко снижаться при остановке двигателя. В противном случае это тоже указывает на неисправность клапана «обратки».

Манометр

Некоторые эксперты советуют проверять ОК, путём сжатия шланга «обратки». В этом случае, если с клапаном всё в порядке, уровень давления должен повыситься. Способ подходит для тех машин, в которых «обратка» выполнена из резинового шланга. Однако многие автомобили оснащены металлическими трубками или «обратка» чересчур короткая, пережать её не получается.

Существует ещё один способ диагностики, без манометра, подходящий для моторов, нестабильно работающих и плохо набирающих обороты. Опять же, пережимается «обратка». Одновременно нужно следить за работой ДВС. Если обороты двигателя повышаются, и все цилиндры нормально функционируют, скорее всего, ОК неисправен.

Очевидно, что от испорченного клапана ничего хорошего ждать не стоит. Падение оборотов двигателя, нестабильная работа цилиндров, затруднённый пуск, завоздушивание – всё это придёт рано или поздно, если не работает клапан.

Пережать обратку

Интересно будет рассмотреть причину завоздушивания системы, которая открывает глаза на принцип работы ОК. После остановки двигателя топливная жидкость в некотором количестве должна оставаться в камере, ожидая следующего пуска. Если клапана нет, или он испорчен, бензин/солярка уходят обратно в бак, а их место занимает воздух. Пока не развоздушить систему, не привести в норму давление, мотор не заведётся.

Классификация

Эти изделия применяются не только в системе отопления и водоснабжения, но и при установке канализационного и вентиляционного оборудования. Арматура выполняет одну и ту же функцию, отличаясь при этом габаритами, формой, материалом корпуса, способом запуска, а также видом затвора.

По материалу изготовления

Самыми лучшими считаются клапаны из нержавейки. Они более дорогие, чем чугунные, применяемые для труб крупного диаметра, или латунные, считающиеся отличным вариантом для бытовых целей.

По методу подключения

• фланцевые (используются для труб большого диаметра);
• межфланцевые (имеют небольшой размер и устанавливаются в пространстве между фланцами);
• муфтовые (имеющие переходы с резьбой, предназначенные для крепления).

По конструкции

Шаровые (шариковые) клапаны отличаются наличием запорной детали, представляющей собой шарик из металла, который прижимается к седлу с помощью пружины, когда происходит снижение давления в системе или прекращение движения воды. Такие элементы считаются дорогостоящими, их принято использовать на трубах компактного размера (до 40 мм) при монтаже больших магистралей в системе централизованного отопления.

Лепестковые клапаны обратного типа могут иметь 1 или 2 створки. Регулирование направления потока теплоносителя происходит за счет стальной пластины, а также специальной шарнирной системы, обеспечивающей движение створок под давлением. Лепестковый клапан с 2 створками гарантирует минимальные гидродинамические затраты, а элемент с 1 створкой (поворотный) используется для труб размером от 50 мм и изготавливается, как правило, из чугуна.

Дисковый пружинный клапан обратного типа используется для отопления квартир и домов, а также ставится на радиаторы. Он привлекает автоматической работой, отличается доступной ценой, широким выбором диаметров, причем крепится муфтовым способом – самым доступным для бытовых целей. При покупке рекомендуется выбирать деталь с сердечником из стали или латуни.

Классификация электромагнитных клапанов в зависимости от особенностей устройства

Электромагнитные клапаны отличаются значительным разнообразием конструктивных особенностей, в связи с чем существует обширное поле для классифицирования.

Они различаются по рабочей среде, используемой в системах, где устанавливают устройства:

• воде;
• воздуху;
• газу;
• пару;
• топливу, например, бензину.

В сложным условиях, где есть вероятность возникновения ЧС, применяют взрывозащищенные модели клапанов

Состав рабочей среды и особенности помещения определяют особенности исполнения:

• обычного;
• взрывозащищенного. Приспособления такого рода принято устанавливать на объектах, которые относятся к взрывопожароопасным.

По особенностям управления существует разделение электромагнитных клапанов на устройства:

• прямого действия. Это наиболее простая конструкция, для которой характерны надежность и быстродействие. В ней нет пилотного канала. При мгновенном подъеме мембраны происходит открывание устройства. В отсутствие действия магнитного поля происходит опускание подпружиненного плунжера, прижимающего мембрану. Клапану прямого действия не требуется минимального перепада давления, он создает необходимое воздействие на шток золотника благодаря тяговому усилию катушки, расположенной вверху устройства;
• имеющие мембранное (поршневое) усиление. В отличие от устройств прямого действия ими используется для функционирования как дополнительный поставщик энергии сама транспортируемая среда. У таких клапанов два золотника. Предназначением основного золотника является непосредственно перекрывать отверстие, для размещения которого отведено седло корпуса. Управляющим золотником перекрывается разгрузочное отверстие (отверстия), через которое сбрасывается давление с полости над мембраной (поршнем). Это приводит к подъему основного золотника и открытию основного прохода.

По местоположению запорного механизма в момент, когда катушка находится в обесточенном состоянии, принято разделять так называемые пилотные устройства, как относящиеся к определенному типу:

• нормально закрытому (НЗ). У клапанов НЗ при обесточенном состоянии соленоида проход для рабочей среды закрыт. То есть, статичное положение предполагает отсутствие напряжения на соленоиде, закрытое состояние приспособления. Ввиду разницы в значениях диаметра между пилотным и перепускным каналами в пользу первого происходит понижение давления над мембраной. Разницей давлений обеспечивается подъем мембраны (поршня) и открывание клапана, остающегося в таком положении, пока на катушку подается напряжение;
• нормально открытому (НО). Напротив, в клапанах, относящихся к нормально открытому типу, при пребывании катушки в обесточенном состоянии рабочая среда может совершать перемещение по проходу в заданном направлении. Поддерживая клапан НО закрытым, следует обеспечить постоянную подачу напряжения на катушку.

Нормально закрытый клапан перекрывает подачу рабочей среды в обесточенном состоянии

Существуют также модели устройства, в которых предусматривается при подаче на катушку управляющего импульса переключение с открытого положения на закрытое и в обратном направлении. Такой электроклапан получил наименование бистабильного. Для обеспечения функционирования такое соленоидное устройство нуждается в наличии перепада давления и источника постоянного тока. В зависимости от количества трубных соединений принято называть электромагнитные клапаны:

• двухходовыми. У таких устройств по одному впускному и выпускному трубному соединению. Двухходовые устройства бывают как НЗ, так и НО;
• трехходовыми. Оснащены тремя соединениями и двумя проходными сечениями. Могут выпускаться как НЗ, НО или универсальные. Трехходовые клапаны используют для поочередной подачи давления/разрежения к распределительным клапанам, цилиндрам с односторонним действием, автоматическим приводам;
• четырехходовыми. Четырьмя-пятью трубными соединениями (одним — для давления, одним-двумя – для разрежения, двумя – для цилиндра) обеспечивается работа двусторонне-действующих цилиндров, автоматических приводов.

Популярные статьи Чернитель резины своими руками

Внутренняя и внешняя рециркуляция отработавших газов

В двигателях внутреннего сгорания (ДВС), как правило, имеются две системы рециркуляции отработанных газов, т.е. – внутренняя и внешняя. Внутренняя система рециркуляция выхлопных газов двигателя не требует дополнительных компонентов, так как реализована самой конструкцией силового агрегата. Так, во время проектирования двигателей инженеры настраивают время выпуска клапанов таким образом, чтобы они оставались в начале такта впуска на некоторое время открытыми. В итоге часть ранее выпущенных выхлопных газов снова всасывается обратно в камеру сгорания.

При внешней же рециркуляции выхлопных газов отработавшие газы направляются во впускной канал через внешний трубопровод системы отработавших газов (система ЕГР-EGR). Во многих дизельных и некоторых бензиновых двигателях используется дополнительный охладитель EGR. Этот охладитель охлаждает выхлопные газы с помощью антифриза (охлаждающей жидкости), что существенно понижает температуру отработанных газов приводя не только к снижению расхода топлива, но и к существенному снижению уровня вредных веществ в выхлопной системе самого автомобиля (понижается температура горения).

Конструкция

Любой обратный клапан (ОК) – это не что иное, как элемент, обеспечивающий движение топлива в одном направлении. Он может перекрывать слив неиспользуемого горючего обратно в топливный бак.

Конструкция его, как правило, подразумевает наличие откалиброванного седла из мягкого металла. Клапан пропускает бензин или солярку в одном направлении, но при остановке двигателя клапан автоматически запирается, и движение жидкости прекращается.

Клапан топливной системы и трубка

Несмотря на простоту конструкции перепускного клапана, его неполадка или банальное отсутствие в системе способно привести к большим трудностям. К примеру, невозможно нормальное функционирование мотора, его запуск усложняется.

Не нужно при этом путать ОК с редукционным клапаном. Последний отвечает за стабильность давления, хотя и функционирует в паре с обратным клапаном.

Подробнее о редукционном клапане. Он отвечает за выравнивание давления на участке топливной рампы, там где топливная жидкость поступает в форсунки. Если бы не было этого клапан, форсунки получали бы горючее под разными давлениями или без него, вследствие чего не могли бы передавать бензин дальше, в камеру.

Редукционный клапан или регулятор давления

Регулятор прекращает подачу горючего на форсунки, когда останавливается двигатель и отключается зажигание. Просто срабатывает запорный механизм, который отсекает часть линии горючего. Бензин остаётся только на участке между топливным насосом и рампой, если исправен ОК. Если нет, топлива в системе не будет, оно утечёт обратно в бак.

Клапан прямого и непрямого действия

Регулирующая давление арматура разделяется на устройства прямого и непрямого действия.

• Первый тип клапана имеет простую конструкцию: пружина приводится в движение затвором, на который напрямую давит теплоноситель. Такие устройства недороги, просты в эксплуатации, надежны, нечувствительны к загрязнениям, но не очень точны в настройках.
• Устройства непрямого действия, называемые также импульсными, имеют главный клапан с поршневым приводом, импульсный клапан меньшего сечения и датчик давления. При изменении давления малый клапан давит на поршень, который и приводит в движение главный клапан, регулирующий пропускную способность устройства. Таким образом, управление потоком происходит опосредованно, непрямым способом. Клапаны этого типа менее надежны в силу большего количества деталей, дороги, но точнее настраиваются.

Пример маркировки регулирующих клапанов

Маркировка выпускаемых регулирующих клапанов выполняется согласно ГОСТ Р 52720-2007 и таблицам фигур, в которых представлены данные об обозначениях по типу арматуры и ее конструктивным нюансам. Кроме того, в нормативной документации указаны материал, используемый для производства корпуса и уплотняющих элементов.

Пример расшифровки для 25с947нж:

• первые две цифры обозначают тип арматуры: 25 — регулирующий клапан;
• буква указывает материал корпуса: с — изготовлен из углеродистой стали;
• при наличии трех цифр первая обозначает тип привода, а две следующих номер модели: 947 — модель 47 с электрическим приводом;
• последние буквы указывают материал уплотнителей: нж — уплотнительные поверхности клапана наплавлены сталью, устойчивой к коррозии.

Регулирующий клапан 25с947нж

Если арматура для регулирования давления и расхода среды производится без направленных или вставных уплотнительных колец, то на ее корпусе или затворе это отражается в виде двух букв — «бк». В случае наличия покрытия на внутренних поверхностях клапанов оно указывается согласно последней таблице фигур.

Компания «Авангард» — главный поставщик клапанов для регулировки давления и других параметров рабочей среды на территории России. Мы предлагаем регулирующие клапаны, которые отличаются приемлемой ценой и соответствуют требованиям ГОСТ.

Клапаны предохранительные

Источником опасности является любое котельное оборудование. Котлы считаются взрывоопасными, так как имеют водяную рубашку, т.е. сосуд под давлением. Одно из самых надежных и распространенных предохранительных устройств, сводящее опасность до минимума — это предохранительный клапан системы отопления. Установка данного приспособления обусловлена защитой систем отопления от избыточного давления. Зачастую такое давление возникает в результате закипания воды в котле. Предохранительный клапан ставится на подающем трубопроводе, как можно ближе к котлу. Клапан имеет довольно простую конструкцию. Корпус изготовлен из латуни хорошего качества. Основным рабочим элементом клапана является пружина. Пружина в свою очередь действует на мембрану, которая закрывает проход наружу. Мембрана выполнена из полимерных материалов, пружина из стали. Выбирая предохранительный клапан следует учитывать, что полное открытие происходит при повышении давления в отопительной системе над значением на 10%, а полное закрытие при снижении давления ниже срабатывания на 20%. В следствии данных характеристик необходимо выбирать клапан с давлением срабатывания выше 20-30% от фактического.

Количество клапанов

В классическом варианте четырехтактному двигателю для работы достаточно иметь по два клапана на каждый цилиндр. Но к современным моторам предъявляются все большие требования по мощности, расходу топлива и экологичности, поэтому для них этого уже становится недостаточно. Поскольку чем больше клапанов, тем более эффективно происходит наполнение цилиндра свежим зарядом. В разное время на двигателях пробовались следующие схемы:

• трехклапанные (впуск – 2, выпуск – 1);
• четырехклапанные (впуск – 2, выпуск – 2);
• пятиклапанные (впуск – 3, выпуск – 2).

На сегодняшний день наиболее популярными являются моторы с 4 клапанами на цилиндр. Первые такие двигатели появились еще в 1912 году на автомобиле Peugeot Gran Prix. Тогда широкого применения данное решение не получило, но начиная с 1970 года начали активно выпускаться серийные автомобили с таким количеством клапанов.

Устройство автомобилей

Завершающим звеном механизма газораспределения является клапанная группа, которая включает в себя клапан, пружину, детали крепления клапана и пружины, направляющую втулку и седло клапана.

Клапанная группа работает при больших механических и тепловых нагрузках. Наиболее нагруженным является сопряжение «клапан-седло». Эти детали подвергаются наибольшим ударным воздействиям при посадке клапана в седло, и работают в условиях высоких температур.

Сопряжение «клапан-седло-направляющая втулка» работает при недостаточном смазывании и высокой скорости перемещения клапана, что вызывает их интенсивное изнашивание.

Исходя из условий, в которых работают детали этой группы ГРМ, к клапанной группе предъявляются следующие требования:

• герметичное закрытие клапанов;
• малое сопротивление рабочей смеси и отработавшим газам при впуске и выпуске (хорошая обтекаемость);
• минимальная масса деталей;
• высокая прочность и жесткость;
• высокая тепловая стойкость;
• эффективный отвод тепла от клапана (особенно для выпускного);
• высокая износостойкость (особенно в сопряжении «втулка-клапан»);
• высокая коррозийная стойкость в сопряжении «седло-клапан».

Клапаны

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные отверстия в головке блока цилиндров. Основные элементы клапана: головка 12 и стержень 9 (рис. 1). Головку клапана иногда называют тарелкой клапана.
Плавный переход от головки к стержню снижает сопротивление потоку газов при их истечении через газообменные отверстия. Поскольку отработавшие газы удаляются через выпускной клапан при значительном давлении, головку этого клапана обычно выполняют меньшего диаметра, чему головку впускного клапана.
Температура головки выпускного клапана бензиновых двигателей достигает 800…900 ˚С, а в дизельных двигателях – 500…700 ˚С.
Температурная нагрузка на головки впускных клапанов значительно ниже, тем не менее она приводит к нагреву тарелки клапана до 300 ˚С.

Поэтому для изготовления выпускных клапанов применяются жаропрочные сплавы и материалы, в качестве которых обычно используют жаропрочные стали с большим содержанием легирующих присадок. В целях экономии дорогостоящих жаростойких материалов выпускные клапаны изготовляют из двух частей. При этом для головки используется жаростойкий материал, а для стержня – углеродистые стали.
Головка и стержень в данном случае соединяются между собой стыковой сваркой.

Для повышения коррозийной стойкости и уменьшения изнашивания в выпускных клапанах рабочие поверхности фаски, а в некоторых случаях и поверхность головки со стороны цилиндра наплавляют слоем твердого сплава толщиной 1,5…2,5 мм (рис. 1).

Так как впускные клапаны омываются свежим зарядом и находятся в более легких температурных условиях, к материалу впускных клапанов предъявляются менее жесткие требования и для их изготовления используются хромистые и хромоникелевые среднеуглеродистые стали.

Обтекаемость клапана, работоспособность его фасок во многом зависит от формы головки. Для впускных клапанов чаще используют головки плоской формы (см. рис. 1 и 2), отличающиеся простотой конструкции и достаточной жесткостью. В форсированных двигателях иногда применяют впускные клапаны с вогнутыми головками (см. рис. 1, в). Такие клапаны имеют меньшую массу, чем клапаны с плоской головкой и их движение вызывает меньшие инерционные нагрузки.

Головки выпускных клапанов выполняются или плоскими (рис. 1, 2 и 3, г), или выпуклыми (рис. 3, б). Выпуклая форма головки способствует улучшению обтекаемости клапана со стороны цилиндра и повышению его жесткости, но вместе с тем увеличивается и масса клапана, что отрицательно сказывается на его инерционности.

Сопряжение между тарелкой (головкой) клапана и седлом осуществляется по фаске – специальному пояску на боковой поверхности головки. Угол наклона фаски у впускных клапанов для большинства двигателей составляет 45˚, а у выпускных – 45 и 30˚.
В процессе изготовления клапанов фаски головок шлифуют, а при установке на двигатель притирают к седлу. Ширина притертого пояска фаски для выпускных клапанов должна быть не менее 0,8 мм; для впускных клапанов допускается более узкий поясок, который, тем не менее, не должен прерываться по периметру окружности фаски.
Для обеспечения надежного контакта между клапаном и седлом по наружной кромке фаски клапана угол фаски клапана делают на 0,5…1˚ меньше угла фаски седла.

Коррозийный и механический износ фасок на клапане и седле резко снижает эффективность работы двигателя. На фасках выпускных клапанов в процессе работы постепенно откладывается нагар, который тоже препятствует герметичному закрыванию выпускного отверстия. Для предотвращения образования нагара на фасках выпускных клапанов и повышения их долговечности, в некоторых двигателях выпускной клапан в процессе работы принудительно проворачивается с помощью специального механизма (см. рис. 1, поз. 5).

Механизм принудительного вращения клапана (рис. 4) состоит из неподвижного корпуса 3, расположенных в углублениях этого корпуса пяти шариков 2 с возвратными пружинами 1, конической дисковой пружины 4, опорной тарелки 5 и пружины клапана 7.
Все детали в собранном состоянии скрепляются пружинным кольцом 6.

При открытии клапана от усилия пружины дисковая пружина 4, опирающаяся при закрытом клапане на буртик корпуса 3, деформируется и ложится на шарики 2, которые в это время располагаются в мелкой части углубления корпуса.
Под давлением пружины шарики перекатываются по углублению корпуса в более глубокую часть, поворачивая при этом коническую пружину 4, опорную тарелку 5, пружину клапана и сам клапан вокруг его оси.

После закрытия клапана, когда усилие пружины клапана уменьшается, коническая дисковая пружина 4 возвращается в исходное положение, при этом шарики освобождаются и возвратными пружинами 1 перемещаются в более мелкую часть углубления в корпусе 3, подготавливая механизм к следующему циклу работы.

В двигателях марок «ЗМЗ», «ЯМЗ» возможность проворачивания в процессе работы впускных и выпускных клапанов обеспечивается установкой между опорной тарелкой и сухарями промежуточной втулки (см. рис. 1, поз. 13; рис. 2, поз. 11; рис. 3, поз. 4).

Промежуточные втулки имеют небольшую контактную поверхность с подвижными опорными тарелками пружин, следовательно, трение между этими деталями невелико. Поэтому при открытии клапана вследствие вибрации всех деталей механизма клапан периодически поворачивается.

Ниже фаски головка клапана имеет цилиндрический поясок, который предохраняет ее от обгорания, сохраняет диаметр тарелки клапана при перешлифовке и обеспечивает жесткость головки.

Для предотвращения падения клапана в цилиндр при поломке хвостовика стержня или клапанной пружины, на его стержне может устанавливаться пружинное стопорное кольцо (см. рис. 3, д, поз. 1).

Торцы стержней (пятки клапанов), находящиеся в контакте с коромыслом или кулачком, подвергаются закаливанию. В некоторых двигателях вместо закаливания на концы стержней надеваются колпачки (см. рис. 1, поз. 21) из износостойких материалов и сплавов.

На стержень впускных клапанов надевают резиновый колпачок (см. рис. 3, е, поз. 5), который во время такта впуска препятствует проходу масла в камеру сгорания через зазор между стержнем и направляющей втулкой клапана.

Для предотвращения заклинивания выпускных клапанов в отверстии направляющей втулки при температурном расширении, их стержни вблизи головки выполняют несколько меньшего диаметра, чем по остальной длине.

Для крепления клапанных пружин на конце стержня выполняются одна или две выточки, в которые при сборке входят выступы сухарей 2 (рис. 3, д, е).

Для понижения температуры выпускных клапанов диаметр их головок уменьшают, а диаметр стержня увеличивают. Такое техническое решение позволяет повысить тепловую стойкость клапана, но увеличивает сопротивление потоку выпускаемых газов. Впрочем, поскольку выброс отработавших газов из цилиндра осуществляется под значительным давлением (по сравнению с давлением впуска), то этим недостатком пренебрегают.

Более эффективным является способ принудительного охлаждения выпускных клапанов. Для этого стержень выпускного клапана делают пустотелым (см. рис. 1, а, в) и заполняют металлическим натрием, который имеет низкую температуру плавления (97 ˚С). При работе жидкий натрий, нагреваясь от головки клапана, испаряется, поглощая большое количество теплоты. Поднявшись в верхнюю часть стержня, пары натрия конденсируются и передают теплоту верхней части стержня, которая работает в менее теплонапряженных условиях.

Клапанные пружины

Клапанная пружина должна обеспечивать плотную посадку клапана в седло. Она работает в условиях резко меняющихся динамических нагрузок, способных вызвать резонанс и последующую поломку пружины.
Чаще всего применяют цилиндрические винтовые пружины с постоянным шагом витков.
Для предотвращения резонансных явлений могут применяться пружины с переменным шагом, конические пружины и двойные пружины. При использовании двойных пружин возрастает надежность работы ГРМ и уменьшается общий размер пружин.
Направление витков внутренней и внешней пружин выполняют разным, чтобы исключить резонанс и, в случае поломки одной из пружин, предотвратить попадание обломков между витками второй пружины.

Клапанные пружины изготавливают навивкой проволоки из пружинной стали. После навивки пружины подвергаются термической обработке (закалка и отпуск), а для повышения усталостной прочности обдуваются стальной дробью.

Концевые витки пружин шлифуются для получения плоской кольцевой опорной поверхности. Для повышения коррозионной стойкости пружины оксидируют, оцинковывают и кадмируют.

Пружины опираются на головку блока цилиндров через специальные неподвижные тарелки (см. рис. 2, поз. 4), которые штампуются, как и верхние подвижные тарелки из малоуглеродистой стали. Верхняя тарелка пружины фиксируется на клапане с помощью сухарей.

Направляющие втулки клапанов

Направляющая втулка обеспечивает перемещение клапана и отвод теплоты от его стрежня во время работы. При этом нижний конец самой втулки (особенно выпускного клапана) омывается горячими газами. При недостаточном поступлении смазочного материала в зазоры между стержнем клапана и внутренней поверхностью втулки трение между этими деталями приближается к полусухому.
По этой причине к материалу направляющих втулок предъявляются требования высокой износостойкости, достаточной жаростойкости и хорошей теплопроводности. Кроме того, он должен обладать высокими антифрикционными качествами. Этим требованиям удовлетворяют перлитные серые чугуны, алюминиевые бронзы, спекаемая хромистая или хромоникелевая керамика. Пористая структура данных материалов хорошо удерживает смазочный материал.

Для фиксации в головке блока цилиндров втулки выполняются с выточкой под пружинное кольцо (см. рис. 3, а, поз. 1) или с наружными заплечиками.

Зазор между направляющей втулкой и стержнем клапана для впускных клапанов устанавливается меньше, чем для выпускных, из-за разной температуры нагрева. Для предотвращения заклинивания клапана во втулке при высокой температуре и перекоса (в приводе клапана непосредственно от распределительного вала) нижнюю внутреннюю поверхность втулки выполняют конусной (см. рис. 3, г) или уменьшают диаметр стержня клапана у головки (см. рис. 1, б).

Седла клапанов

Седло клапана обеспечивает долговечность контактной зоны клапана с головкой блока цилиндров. В головках из алюминиевого сплава используют стальные седла, а в чугунных головках они растачиваются непосредственно в теле (см. рис. 2, а). Для изготовления вставных седел используют специальные легированные чугуны или жаростойкие стали. Для повышения износостойкости фаски седел выпускных клапанов наплавляются слоем твердого сплава (см. рис. 1, поз. 18).

Седло представляет собой кольцо с цилиндрической или конической наружной поверхностью. Крепится седло в головке с натягом при запрессовке или путем расчеканивания головки (см. рис. 3, к). Стальные седла могут крепиться развальцовкой верхней части седла (см. рис. 3, л). При креплении седел запрессовкой на их наружной поверхности часто выполняются кольцевые проточки (см. рис. 3, з, и), которые в процессе запрессовки заполняются металлом головки.

Цилиндрические седла вставляются до упора, а конические – с небольшим торцевым зазором.

Для получения надежного уплотнения поясок седла шириной около 2 мм выполняют с переменным углом (см. рис. 3, ж).

Как выглядят клапана на машине

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:

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:

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:

Конструктивные особенности

Главное предназначение клапана – своевременное открывание и закрывание технологических отверстий в блоке цилиндров для выпуска отработанных газов и впуска очередной порции топливовоздушной смеси.

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.

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.

Что такое клапан двигателя

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

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

Требования, предъявляемые к группе:

Назначение и особенности устройства

Назначение клапана, открывать и закрывать отверстия в головке блока цилиндров для выпуска отработанных газов либо впуска новой рабочей смеси. К основным элементам детали относятся головка и стержень. Переход от стержня к головке служит для плавного отвода газов, чем он плавней, тем лучше будет наполнение, либо очистка камеры сгорания.

Отработанные газы, выходя из камеры сгорания, создают сильное избыточное давление, а чем меньше площадь тарелки клапана, тем меньшие нагрузки он испытывает, вот почему выпускной клапан двигателя делается меньшего диаметра, а требования к нему выше. Так, при работе, головка выпускного клапана нагревается до 800-900.°С на бензиновых двигателях и до 500-700°С на дизельных моторах, впускной, нагревается до 300°С.

Именно по этим причинам при изготовлении выпускных клапанов нужны сплавы и материалы, обладающие повышенной жаропрочностью и содержащие большое количество легирующих присадок. Клапана делают из 2-х частей: головку из жаростойкого материала, стержень из углеродистой стали. Для изготовления клапана ДВС эти заготовки сваривают и шлифуют.

Выпускные клапана, в месте контакта с цилиндром, покрывают твёрдым сплавом. Толщина сплава порядка 1,5-2,5 мм. Такое покрытие позволяет избежать коррозии.

По причине меньших нагрузок при изготовлении впускных клапанов используют хромистые или хромоникелевые стали со средним содержанием углерода. При вводе рабочей жидкости в камеру сгорания, топливо отводит часть температуры от клапана и его составляющих, из-за чего температурные перепады у него ниже.

На эффективность работы клапана большое влияние оказывает его форма. Чем более она обтекаемая, тем выше скорость входящего или выходящего заряда смеси. Чаще всего головку клапана делают плоской, для облегчения изготовления детали, удешевления её производства и сохранения жёсткости.

Однако, в двигателях, испытывающих повышенные нагрузки, например, форсированных, в связи со спецификой самого двигателя применяют впускные клапана с вогнутыми головками. Такое устройство уменьшает массу детали и инерционную силу, возникающую при работе.

Стыковка клапана с седлом осуществляется по тонкому ободку на поверхности головки цилиндров — фаске. Стандартный угол наклона фаски впускных клапанов составляет 45°, у выпускных 45° или 30°. При изготовлении головок цилиндра фаски шлифуют, а затем, при установке клапана, каждый притирают к седлу. Ширина ободка должна быть не менее 0,8мм.

Ободок не должен прерываться по всему периметру окружности тарелки клапана. Сочленение между клапаном и седлом нужно уплотнить наверняка, вот зачем угол фаски клапана, по наружной стороне фаски, делают меньше угла седла на 0,5-1°.

В некоторых двигателях, для большей сохранности изделия, применяют устройство принудительного вращения клапана. В процессе работы на фасках откладывается нагар, нарушается уплотнение, появляются механические повреждения, это резко снижает эффективность работы мотора. Проворачиваясь, клапан ДВС распределяет нагрузку равномерно по всей поверхности фаски и принудительно очищает ее.

После фаски головки, у клапана имеется специальный поясок, в виде цилиндра. Эта конструктивная особенность позволяет уберечь его от перегрева и обгорания, а так же делает головку более жёсткой. Кроме того, при притирке, диаметр клапана остаётся прежним.

Пружинное стопорное кольцо предотвращает падение клапана в камеру сгорания двигателя, в случае, если элементы крепления хвостовика поломаются.

При соприкосновении с кулачком распределительного вала, или коромыслом, торцы клапана подвергаются большим нагрузкам. Поэтому для предания им жёсткости и износостойкости, их закаливают, или надевают на них специальные колпачки из высокопрочных сплавов.

Впускные клапана снабжают специальными резиновыми маслосъёмными колпачками, для предотвращения попадания через зазор масла в камеру сгорания в период такта впуска.

Выпускные клапана, работая в экстремальных температурных режимах, могут заклинить в отверстии направляющей втулки. Что бы этого не произошло, их стержни делают меньшего диаметра вблизи головки, по сравнению с поверхностью на остальной длине.

Сухарики, удерживающие клапанные пружины, держатся за сам клапан при помощи крепления, обеспеченного выточками.

Диаметр стержня выпускных клапанов больше диаметра стержня впускных, головка клапана — меньше. Такой конструктивный приём позволяет отвести от клапана больше тепла и понизить его температуру. Однако этот приём увеличивает сопротивление потока газов, делая очистку камеры сгорания менее эффективной. При расчётах, этот параметр сложно узнать, поэтому им пренебрегают, считая давление при выпуске большим, чем давление при впуске, что компенсирует недостаток с лихвой.

Для увеличения эффекта охлаждения выпускного клапана внутри его делают пустотелым. Пустое пространство заполняют металлом с низкой температурой плавления, обычно жидким натрием. Нагреваясь от головки клапана, пары жидкого натрия поднимаются в верхнюю, боле холодную часть, забирая большую часть тепла с собой. Там они соприкасаются с менее нагретой частью стержня и отдают тепло ей.

Пружины клапана

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

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

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

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

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

Втулки клапанов и их направляющие

Отвод тепла от стержня клапана и его перемещение в возвратно поступательной плоскости обеспечивают направляющие втулки. В процессе работы сами втулки подвергаются воздействию высоких температур, омываясь горячими отработанными газами. При возвратно поступательном движении клапана между ним и поверхностью втулки возникает трение. Если смазки поступает не достаточно, то трение идёт практически на сухую.

Именно по этой причине к материалу втулок применяют ряд требований, таких, как: стойкость к износу, высоким температурам, трению. Некоторые составы чугуна, алюминиевая бронза, керамика обладают всеми свойствами, необходимыми для создания детали, удовлетворяющей таким требованиям.

Для впускных клапанов, в связи с разницей в температуре нагрева, зазоры между направляющей втулкой и стержнем делаются меньше. Нижнюю часть втулки делают под конус для предотвращения заклинивания клапана.

Выточки под клапана (седла)

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

Вставные седла удерживаются в головке путём запрессовки, или развальцовки.

Количество клапанов в двигателе

Когда речь заходит о клапанах, многие задаются вопросом: «сколько клапанов в двигателе должно быть?» Однозначного ответа нет, определить чёткое количество можно только изучив конструктивные особенности мотора. Учитывая, что в четырёхтактной силовой установке клапан осуществляет такты впуска и выпуска, значит минимальное количество на один цилиндр — два, один впускной и один выпускной.

Современные силовые установки наиболее часто используют конструкцию с четырьмя клапанами (двух впускных и двух выпускных) на каждый цилиндр. При открытии клапана в образовавшееся отверстие происходит заброс топливной смеси, или выход отработанных газов. Чем больше отверстие, тем эффективней будет наполнение или очистка. Соответственно коэффициент полезного действия мотора так же увеличится.

Увеличить отверстие за счёт увеличения тарелки клапана нельзя, поскольку её размер ограничен размером камеры сгорания. Поэтому для улучшения качества смесеобразования устанавливают большее количество клапанов на один цилиндр.

Встречаются схемы, в которых применяются два, три, и даже пять клапанов на цилиндр. Учитывая, что процесс наполнения более важен для работы двигателя, количество впускных клапанов в нечётных схемах всегда больше.

Устройство, принцип работы и регулировка клапанного механизма двигателя

Клапанный механизм является непосредственно исполнительным устройством ГРМ, который осуществляет своевременную подачу топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя и дальнейший выпуск отработавших газов. Ключевыми элементами системы являются клапаны, которые также обеспечивают герметичность камеры сгорания. Они испытывают большие нагрузки, поэтому к их работе предъявляются особые требования.

Устройство клапанного механизма

Для работы обычного двигателя необходимо минимум два клапана на каждый цилиндр. Один впускной и один выпускной. Сам клапан состоит из стержня и тарелки (головка). Место соприкосновения тарелки с ГБЦ называю седлом. Впускные клапаны имеют больший диаметр тарелки, чем выпускные. Это обеспечивает лучшее наполнение камеры сгорания топливовоздушной смесью.

Весь клапанный механизм состоит из следующих основных элементов:

Кулачки на распределительном вале нажимают на клапаны. Их возврат в исходное положение обеспечивается за счет пружины. Пружина крепится на стержне с помощью сухарей и тарелки пружины. Для гашения резонансных колебаний на стержне могут устанавливаться не одна, а две пружины с разносторонней навивкой.

Направляющая втулка представляет собой деталь цилиндрической формы. Она снижает трение и обеспечивает ровный и правильный ход стержня. В работе эти детали также подвергаются нагрузкам и воздействию температуры. Поэтому для ее изготовления применяются износостойкие и жаростойкие сплавы. Втулки выпускного и впускного клапанов несколько отличаются друг от друга в связи с разницей в нагрузках.

Особенности работы

Клапаны постоянно подвержены воздействиям высокой температуры и давления. Это требует особого внимания к конструкции и материалам данных деталей. Особенно это касается выпускной группы, так как через них выходят горячие газы. Тарелка выпускного клапана в бензиновых двигателях может разогреваться до 800˚С – 900 ˚С, а в дизельных 500˚С – 700˚С. Нагрузка на тарелку впускного в несколько раз ниже, но и она достигает 300˚С, что также немало.

Именно поэтому в их производстве применяются жаропрочные сплавы металлов, содержащие легирующие присадки. Также выпускные клапаны часто имеют полый стержень с натриевым наполнителем. Это делается для лучшей терморегуляции и охлаждения тарелки. Натрий внутри стержня плавится, течет и забирает часть тепла с тарелки и переносит его на стержень. Так можно избежать перегрева детали.

На седле в процессе работы может образоваться нагар. Чтобы избежать этого, применяют конструкции, которые вращают клапан. Седло представляет собой кольцо из высокопрочных стальных сплавов, которое напрессовывается непосредственно на головку цилиндров для более плотного контакта.

Также для правильной работы механизма должен соблюдаться регламентированный тепловой зазор. От высоких температур детали расширяются, что может привести к неправильной работе клапана. Зазор выставляется между кулачками распредвала и толкателями путем подбора специальных металлических шайб определенной толщины или самих толкателей (стаканов). Если в двигателе применяются гидрокомпенсаторы, то зазор регулируется автоматически.

Слишком большой тепловой зазор, будет препятствовать полному открытию клапана, а следовательно, цилиндры будут менее эффективно наполняться свежим зарядом. Маленький зазор (или его отсутствие) не позволит клапанам закрыться до конца, что приведет к их прогару и снижению компрессии в двигателе.

Количество клапанов

В классическом варианте четырехтактному двигателю для работы достаточно иметь по два клапана на каждый цилиндр. Но к современным моторам предъявляются все большие требования по мощности, расходу топлива и экологичности, поэтому для них этого уже становится недостаточно. Поскольку чем больше клапанов, тем более эффективно происходит наполнение цилиндра свежим зарядом. В разное время на двигателях пробовались следующие схемы:

Лучшее наполнение цилиндров и их очистка обеспечиваются при использовании большего числа клапанов на один цилиндр. Но при этом усложняется конструкция двигателя.

На сегодняшний день наиболее популярными являются моторы с 4 клапанами на цилиндр. Первые такие двигатели появились еще в 1912 году на автомобиле Peugeot Gran Prix. Тогда широкого применения данное решение не получило, но начиная с 1970 года начали активно выпускаться серийные автомобили с таким количеством клапанов.

Устройство привода

За правильную и своевременную работу клапанного механизма отвечает распределительный вал и привод ГРМ. Конструкция и количество распредвалов для каждого типа двигателя выбирается индивидуально. Деталь представляет собой вал, на котором выполнены кулачки определенной формы. Проворачиваясь, они оказывают давление на толкатели, гидрокомпенсаторы или коромысла и открывают клапана. Тип схемы зависит от конкретного двигателя.

Распредвал находится непосредственно в головке блока цилиндров. Привод к нему идет от коленчатого вала. Это может быть цепная, ременная или зубчатая передача. Наиболее надежной является цепная, но она требует дополнительных конструктивных решений. Например, успокоитель для гашения вибрации цепи и натяжитель. Скорость вращения распределительного вала в два раза ниже, чем скорость вращения коленчатого вала. Так обеспечивается согласование их работы.

От количества клапанов зависит количество распределительных валов. Существует две основных схемы:

При наличии только двух клапанов достаточно одного распредвала. Вращаясь, он обеспечивает попеременное открытие впускного и выпускного клапанов. В наиболее распространенных четырехклапанных двигателях устанавливаются два распредвала. Один обеспечивает работу впускных, а другой выпускных клапанов. В двигателях с V-образных расположением цилиндров устанавливается четыре распредвала. По два на каждую сторону.

Кулачки распредвала не толкают стержень клапана напрямую. Существует несколько типов “посредников”:

Роликовые рычаги имеют более предпочтительную конструкцию. На гидротолкатель давят так называемые коромысла, которые качаются на вставных осях. Чтобы снизить трение на рычаге предусмотрен ролик, который контактирует непосредственно с кулачком.

В другой схеме используются гидравлические толкатели (компенсаторы зазора), которые расположены непосредственно на стержне. Гидрокомпенсаторы автоматически регулируют тепловой зазор и обеспечивают мягкую и менее шумную работу механизма. Это небольшая деталь состоит из цилиндра с поршнем и пружиной, каналов для масла и обратного клапана. Для работы гидротолкателя используется масло, которое подается из системы смазки двигателя. Более подробно про гидрокомпенсаторы можно прочитать в отдельной статье на нашем сайте.

Механические толкатели (стаканы) представляют собой втулку, закрытую с одной стороны. Они устанавливаются в корпус ГБЦ и непосредственно передают усилие на стержень клапана. Основные их недостатки заключаются в необходимости периодической регулировки зазоров и стуке при работе на непрогретом двигателе.

Стук при работе

Основной неисправностью клапанов (не считая прогара) считается появляющийся стук на холодном или горячем двигателе. Стук на холодном двигателе исчезает после набора температуры. Когда они разогреваются и расширяются, тепловой зазор закрывается. Также причиной может стать вязкость масла, которое не поступает в нужном объеме в гидрокомпенсаторы. Загрязнение масляных каналов компенсатора также может вызывать характерный стук.

На горячем двигателе клапана могут стучать из-за низкого давления масла в системе смазки, загрязнения масляного фильтра или неправильного теплового зазора. Также следует учитывать естественный износ деталей. Неисправности могут быть в самом клапанном механизме (износ пружины, направляющей втулки, гидротолкателей и т.д.).

Регулировка зазора

Регулировку проводят только на холодном двигателе. Текущий тепловой зазор определяется специальными металлическими плоскими щупами разной толщины. Для изменения зазора на коромыслах имеется специальный регулировочный винт, который проворачивается. В системах с толкателями или регулировочными шайбами регулировка происходит путем подбора деталей нужной толщины.

Рассмотрим пошаговый процесс регулировки клапанов для двигателей с толкателями (стаканами) или шайбами:

Проверку зазора рекомендуется проводить каждые 50-80 тысяч километров пробега. Данные о стандартных зазорах можно найти в руководстве по ремонту автомобиля.

Величина допускаемого зазора для впускных и выпускных клапанов иногда может отличаться.

Правильно настроенный и отрегулированный газораспределительный механизм обеспечит ровную и плавную работу ДВС. Также это положительно скажется на ресурсе мотора и комфорте водителя.

Клапан

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:

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.

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.

Источник https://myavtomobili.ru/klapan-dvigatela/

Источник http://k-a-t.ru/PM.01_mdk.01.01/3_dvs_8_4/

Источник https://avto-mashina.ru/articles/kak-vyglyadyat-klapana-na-mashine/