Клапаны, устройство и назначение клапана

Клапан двигателя, назначение, устройство, конструкция

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.

Принцип работы впускного клапана

Своевременное открытие и закрытие впускного клапана обеспечивает угловое положение распределительного вала, точно синхронизированного с таким же угловым положением коленчатого вала. То есть, угловое положение одного строго соответствует определенному угловому положению другого.

В зависимости от модели двигателя, впускных клапанов может быть и несколько на один цилиндр.

Для радикального изменения опережения открытия клапанов необходимо приобрести комплект спортивных распредвалов

Прежде, чем поршень достигнет высшей мертвой точки, начинает открываться впускной клапан — то есть, при такте впуска, к началу движения поршня вниз, клапан уже приоткрыт. Для разных моделей двигателей существует свое опережение открытия клапана. Пределы колебаний составляют 5-30 градусов.

А вот закрытие впускного клапана происходит с некоторой задержкой, после того как поршень достигает нижней мертвой точки и начинает движение вверх. Заполнение цилиндра продолжается даже после начала движения. Это происходит вследствие инерции во впускном коллекторе.

Средства для чистки нагара на клапанах

Многих автовладельцев интересует вопрос о том, чем отмыть нагар на клапанах? В настоящее время существует ряд химических средств, предназначенных непосредственно для удаления такого нагара. Как правило, это присадки, добавляемые в топливо. Они смешиваются с бензином, и в процессе сгорания вместе с топливовоздушной смеси размягчают этот состав, способствуя его сжиганию вместе с топливом. Среди таких присадок особой популярностью у автовладельцев пользуются:

• Очиститель клапанов от Liqui Moly Ventil Sauber. Присадка предназначена для добавление в бензин при очередной заправке. Может быть использована с любым видом бензинов. Функция присадки заключается в удалении отложений, образованных на клапанах, форсунках, карбюраторе и других элементах впускного тракта. Также защищает перечисленные элементы от воздействия коррозии. Может быть использована с двигателями с каталитическими нейтрализаторами и турбонаддувом. Реализуется в баллончике объемом 250 мл, который рассчитан на растворение в 75 литрах топлива. Артикул такой упаковки — 1989. Ее цена по состоянию на зиму 2018/2019 годов составляет порядка 470 рублей.
• Очиститель клапанов и системы питания HI-GEAR FUEL SYSTEM & VALVES CLEANER. Еще одно популярное у автолюбителей средство. Очень хорошо чистит не только клапана, но и другие элементы системы питания. Может использоваться с любыми бензиновыми двигателями, в том числе, оснащенных катализаторами и турбокомпрессорами. Средство предназначено для двигателей объемом до 2,5 литров. Рекомендуется использовать как профилактическое средство через каждые 3000 тысячи километров пробега. Реализуется в двух разных банках — объемом 295 мл и 325 мл. Объема второй банки (325 мл) хватает для разбавления в 40 литрах бензина. Артикулы этих упаковок — HG3235 и HG3236. Цены соответственно — 440 рублей и 530 рублей.
• Чистка двигателя без разбора MITSUBISHI SHUMMA ENGINE CONDITIONER. Это средство специально создано специалистами известного японского автопроизводителя Мицубиси для автомобилей этой торговой марки, оснащенных двигателями с непосредственным впрыском топлива (GDI). Рекомендуется использовать данное средство в качестве профилактического через каждые 100 тысяч километров пробега. Однако учитывая, что данные рекомендации приведены для японских условий, то для отечественных дорог и бензина этот интервал необходимо значительно сократить. Средство представляет собой пенный очиститель, с помощью которого необходимо обрабатывать внутренние рабочие поверхности элементов топливной системы. Подробная инструкция приведена на упаковке (в частности, работать нужно при холодном двигателе!). Отзывы о средстве весьма положительные. Реализуется в баллончике объемом 250 мл. Артикул такой упаковки — MZ100139EX. Ее цена на указанный выше период составляет порядка 1300 рублей.

• Очиститель нагара клапанов Wurth. Как и предыдущее, это средство является пенным моющим составом, с помощью которого моют загрязненные поверхности элементов топливной системы автомобиля. Позволяет выполнять чистку без разбора двигателя. Так, для этого нужно лишь отсоединить несколько шлангов. Подробная инструкция указывается в описании к препарату. Обратите внимание, что данное средство можно использовать лишь в сочетании с распылительным зондом. Одного баллона хватает для обработки четырехцилиндрового двигателя, а двух баллонов — для обработки шести- и восьмицилиндровых моторов.

Также кроме фабричных средств нагар с клапанов можно удалить при помощи ортофосфорной кислоты. Можно использовать не чистый ее состав, а разбавленный. Она отлично удаляет различные отложения, поэтому хорошо справится и с нагаром. Проверено автолюбителями на практике! Интересно, что в составе популярного напитка Coca-Cola также в небольшом количестве имеется ортофосфорная кислота, поэтому его также можно использовать для отмывки загрязнения.

Шум при работе

Основная неисправность клапана — это стук на холодном или горячем двигателе. Стук на холодном двигателе исчезает после повышения температуры. Когда они нагреваются и расширяются, тепловой зазор закрывается. Кроме того, причиной может быть вязкость масла, которое не течет в нужном объеме в гидрокомпенсаторы. Загрязнение масляных каналов компенсатора также может быть причиной характерного постукивания.

Клапаны могут стучать на горячем двигателе из-за низкого давления масла в системе смазки, грязного масляного фильтра или неправильного теплового зазора. Также необходимо учитывать естественный износ деталей. Неисправности могут быть в самом клапанном механизме (износ пружины, направляющей втулки, гидравлических толкателей и т. д.).

Виды и конструкции + видео обзор

Все зависит от того, каким образом организован запорный механизм, и как перекрывается проходное отверстие. В соответствии с этими критериями различают три основных вида обратных клапанов, каждый из которых подходит для определенных случаев, и имеет свои преимущества и недостатки.

Пружинные клапана

Обратный клапан для водопровода с металлическим седлом

Клапан из латуни со сферической камерой

Комбинированный обратный клапан

Сборный корпус состоит из двух фрагментов цилиндрической формы, соединенных резьбой. Материалом для запорного механизма служит металл или пластик. Герметичность обеспечивают резиновые прокладки и специальная сантехническая лента, намотанная на резьбу. Канал перекрывается, когда пружина напряжена. Расслабляет ее напор под давлением.

Плюс такого клапана обратного давления воды – возможность разобрать и заменить изношенный затвор.

Поворотный лепестковый

Такое название механизм получил благодаря соответствующей форме запорного элемента. Ось вращения «тарелки» находится над проходным отверстием. Сопротивление потоку обеспечивает пружинный механизм, который, срабатывая, открывает камеру, а при расслаблении перекрывает воду.

Обратный поток – давит на лепесток, перекрывающий канал. Минус такого клапана для трубопровода – скорый износ лепесткового механизма при большом внутреннем диаметре корпуса.

Шаровая модель

Данный класс устройств в корне отличается от изделий подъемного типа. Запорный механизм представляет собой шар, который под собственным весом опускается при недостаточном давлении воды, и перекрывает циркуляционный канал. Корпус оснащен съемной крышкой для удобства при обслуживании.

Отсутствие механических узлов указывает на продолжительный срок службы. Возможна замена шара на более тяжелый для изменения рабочих параметров.

Как убрать скрип панели приборов автомобиля

Новичок за рулем не обратит внимания, а опытный на

Материалы из которых изготавливаются клапаны

Сплавы, материалы из которых изготавливаются выпускные клапаны автомобиля, состоят главным образом из хрома, обеспечивающего высокую жаростойкость, с небольшими добавками никеля, марганца и азотных соединений. Если требуется придать клапану особые характеристики, то он подвергается термообработке. Если конструкция клапана из однородного материала не может обеспечить необходимую прочность и жаростойкость, то его изготавливают сварным — из двух различных материалов. После обработки место соединения частей клапана невозможно различить. Головки клапанов изготавливаются из специальных сплавов, обладающих жаростойкостью, прочностью, коррозионной стойкостью, стойкостью к воздействию окиси свинца и высокой твердостью. Головки привариваются к стержням, изготовленным из материалов, обладающих высокой износостойкостью. В клапанах, предназначенных для работы в особо тяжелых условиях, на рабочую фаску головки и верхушку стержня впускного клапана автомобиля направляются твердосплавные материалы типа стеллита. Стеллит представляет собой сплав никеля, хрома и вольфрама и является немагнитным материалом. В тех случаях, когда необходимо повысить коррозионную стойкость, клапан алитируется. Алитирование рабочей фаски снижает ее износ при использовании неэтилированного бензина. На поверхности клапана формируется пленка окиси алюминия, предотвращающая приваривание стальной фаски клапана к чугунному седлу.

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.

Правила установки и эксплуатации

Благодаря указаниям производителя на корпусе устройства установка соленоидного клапана максимально простая. Человеку с навыками работы с инженерным оборудованием будет легко установить клапан на участке трубопровода. Ключевые рекомендации по установке устройства:

• расположить клапан нужно строго в соответствии со стрелками на корпусе устройства, указывающими направление тока воды;
• на подающем участке трубы перед самим клапаном рекомендуется установить грязевой фильтр для улавливания частиц (они не должны попадать в устройство клапана, т.к. от них устройство быстро выходит из строя);
• подключение устройства к источнику питания происходит только после установки его в трубопровод и проверки герметичности соединения;
• важно следить, чтобы на устройство не было весовой нагрузки труб;
• при установке на открытом воздухе необходимо изолировать устройство или выбирать модель соответствующего уровня IP.

В остальном установка клапана по принципу не отличается от других видов запорной арматуры. Например, при использовании устройства с резьбовым соединением необходимо сделать резьбу на трубе при помощи специального инструмента. Непосредственно перед установкой трубу нужно подготовить — зачистить от загрязнений и заусенцев, обезжирить с помощью растворителей.

Важно! При установке электромагнитного клапана нельзя возлагать на него основную регулирующую функцию. Он используется как вспомогательное устройство, а в качестве основного запорного устройство на участке трубопровода должен быть установлен шаровой кран или вентиль.

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.

Клапаны с полым стержнем и деформацией седла

В некоторых типах особо мощных двигателей используются выпускные клапаны с полым стержнем, заполненным металлическим натрием. Натрий при нагреве клапана до рабочей температуры расплавляется, превращаясь в жидкость. Этот расплав плещется в канале стержня и отводит тепло от головки клапана в стержень. Далее тепло передается через направляющую втулку клапана и поглощается системой охлаждения. Монолитная конструкция впускного и выпускного клапана при правильном выборе материалов обеспечивает, как правило, хорошие эксплуатационные характеристики автомобильных двигателей.

Клапан прижимается к седлу рабочей фаской, герметично закрывая камеру сгорания. Седло обычно формируется как элемент конструкции в отливке чугунной головки блока цилиндров — такое седло называется встроенным седлом. Седла обычно подвергаются индукционной закалке, чтобы можно было использовать неэтилированный бензин. Это обеспечивает замедление износа седел в процессе эксплуатации двигателя. В процессе износа седла клапан все глубже садится в него — утапливается. В тех случаях, когда коррозионная стойкость и износостойкость должны быть особенно высокими, всегда используются вставные седла. В алюминиевых головках седла и направляющие втулки клапанов — только вставные. Необходимо отметить, что в алюминиевых головках рабочая температура седел выпускных клапанов на 180°Ф (100°С) ниже, чем в чугунных. Вставные седла используются в качестве спасительной меры при восстановлении сильно поврежденных встроенных седел клапанов.

Деформация седла является основной причиной преждевременного выхода из строя клапанов. Деформация седла клапана может быть обратимой — как результат воздействия высокой температуры и давления, или необратимой — как результат действия внутренних механических напряжений. Механическое напряжение — это сила, действующая на тело, которая стремится изменить его форму.

Классификация по количеству клапанов

В классической версии четырехтактного двигателя для работы требуется только два клапана на цилиндр. Но к современным двигателям предъявляются все новые и новые требования с точки зрения мощности, расхода топлива и бережного отношения к окружающей среде, поэтому для них этого уже недостаточно. Поскольку чем больше клапанов, тем эффективнее будет заполнение цилиндра новым зарядом. В разное время на двигателях опробовали следующие схемы:

• трехклапанные (впускных — 2, выпускной — 1);
• четырехклапанные (впускных — 2, выпускных — 2);
• пятиклапанные (впускных — 3, выпускных — 2).

Лучшее наполнение и очистка цилиндров достигается за счет большего количества клапанов на цилиндр. Но это усложняет конструкцию двигателя.

Сегодня наиболее популярны двигатели с 4-мя клапанами на цилиндр. Первый из этих двигателей появился в 1912 году на автомобиле Peugeot Gran Prix. В то время это решение не получило широкого распространения, но с 1970 года стали активно выпускаться серийные автомобили с таким количеством клапанов.

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.

Характерные поломки впускных клапанов

Безусловно, самой распространенной поломкой клапанов необходимо признать их загибание в результате обрыва ремня ГРМ. То же самое может произойти и без обрыва, если заменой ремня занимался непрофессионал, ошибочно выставивший метки на шкивах коленвала и распредвала (или распредвалов). Особенно опасны обрывы для современных сложных двигателей, оснащенных механизмом изменяемых фаз газораспределения и прочими высокотехнологичными системами.

Еще одна распространенная неисправность клапанного механизма зарастание впускных и выпускных клапанов нагаром. Как правило, определить проблему можно на достаточно ранней стадии по снижению мощности и хлопкам во впускном и выпускном трубопроводах, металлическому стуку в головке блока цилиндров и падению мощности двигателя.

Читайте также: Диагностика дизельных форсунок: устройство и принцип работы, инструкция по регулировке и ремонту

Отложение нагара на седлах и клапанах препятствует их плотному прилеганию и уменьшает компрессию. Вследствие этого уменьшается и мощность двигателя. Поломки пружин могут вызвать неплотное прилегание клапана к седлу и приводить к деформации головки блока цилиндров, образованию раковин или заеданию стержня. Большой тепловой зазор между рычагом и стержнем клапана также ведет к появлению резкого металлического стука и падению мощности двигателя.

Клапаны

Клапаны имеют форму стержня, с одной стороны которого имеется головка или тарельчатый элемент, а с другой – пятка или торец. Плоская часть предназначена для герметичного закрытия отверстий в ГБЦ. Между тарелкой и стержнем сделан плавный переход, а не ступенька. Это обеспечивает обтекаемость клапану, благодаря чему он не создает сопротивление движению рабочей среды.

В одном моторе впускной и выпускной клапана будут немного отличаться. Так, у первых типов деталей тарелка будет шире, чем у вторых. Причина тому – высокая температура и большое давление при удалении через газоотвод продуктов сгорания.

Чтобы детали стоили дешевле, клапаны состоят из двух частей. Отличаются они составом. Эти две части стыкуются при помощи сварки. Рабочая фаска тарелки выпускного клапана тоже является отдельным элементом. Она наплавляется из другого типа металла, который обладает жаростойкими свойствами, а также устойчивостью к механическим нагрузкам. Помимо этих свойств торец выпускных клапанов не так сильно подвержен образованию ржавчины. Правда, эта часть во многих клапанах изготавливается из материала, идентичного металлу, из которого выполнена тарелка.

Головки впускных элементов обычно имеют плоскую форму. Такая конструкция имеет нужную жесткость и простоту исполнения. Форсированные двигатели могут оснащаться клапанами с вогнутыми тарелками. Такая конструкция немного легче стандартного аналога, благодаря чему снижается сила инерции.

Что касается выпускных аналогов, то форма их головки будет либо плоской, либо выпуклой. Второй вариант более эффективный, так как он обеспечивает лучшее удаление газов из камеры сгорания благодаря своей обтекаемости. Плюс выпуклая тарелка более прочная по сравнению с плоским аналогом. С другой стороны такой элемент тяжелее, из-за чего страдает его инерционность. Для таких типов деталей будут требоваться более жесткие пружины.

Также конструкция стержня этого типа клапанов немного отличается от впускных деталей. Чтобы обеспечить лучший теплоотвод от элемента, толщина стержня делается большей. Это повышает устойчивость к сильному нагреву детали. Однако у такого решения есть недостаток – оно создает большее сопротивление удаляемым газам. Несмотря на него, производители все же используют такую конструкцию, потому что выброс отработанного газа выполняется под сильным напором.

На сегодняшний день существует инновационная разработка клапанов с принудительным охлаждением. Такая модификация имеет пустотелый стержень. В его полость закачан жидкий натрий. Это вещество при сильном нагреве (находится возле головки) испаряется. В результате этого процесса газ поглощает тепло от металлических стенок. Пока он поднимается вверх, газ остывает, и конденсируется. Жидкое вещество стекает к основанию, где процесс повторяется.

Чтобы клапаны обеспечивали герметичность сопряжения, в седле и на тарелке выбирается фаска. Она тоже делается со скосом, чтобы устранить ступеньку. При установке клапанов на мотор их притирают к головке.

На герметичность соединения седла и головки влияет образовавшаяся на пояске коррозия, а выпускные детали часто страдают от образования нагара. Чтобы продлить срок службы клапана, некоторые двигатели оснащаются дополнительным механизмом, который при закрытии выпускного отверстия немного проворачивает клапан. Благодаря этому удаляется образовавшийся нагар.

Иногда бывает так, что хвостовик клапана ломается. Из-за этого деталь упадет в цилиндр, что повредит мотор. Для выхода из строя достаточно, чтобы коленвал совершил пару инерционных оборотов. Чтобы предотвратить подобную ситуацию, производители автоклапанов могут оснащать деталь стопорным кольцом.

Немного об особенностях пятки клапана. Эта часть подвергается силе трения, так как на нее оказывает воздействие кулачок распредвала. Чтобы клапан открылся, кулачок должен нажать на него с такой силой, чтобы сжалась пружина. Этот узел должен получать достаточно смазки, а чтобы он быстро не изнашивался, его закаляют. Некоторые разработчики моторов для предотвращения износа стержня используют специальные колпачки, которые выполнены из материалов, устойчивым к подобным нагрузкам.

Чтобы во время нагрева клапан не заклинило во втулке, часть стержня возле тарелки немного тоньше, чем часть, находящаяся возле пятки. Для фиксации клапанной пружины на торце клапанов делаются две проточки (в некоторых случаях одна), в которые вставляются сухари опоры (неподвижной тарелки, куда упирается пружина).

Клапанные пружины

На эффективность работы клапана влияет пружина. Она нужна для того, чтобы головка и седло обеспечивали герметичное соединение, и рабочая среда не проникала через образовавшийся свищ. Если эта деталь будет сильно жесткой, кулачок распредвала или пятка стержня клапана быстро износятся. С другой стороны слабая пружина не сможет обеспечить плотное прилегание двух элементов.

Так как этот элемент работает в условиях резко меняющихся нагрузок, он может сломаться. Для предотвращения быстрых поломок производители силовых агрегатов используют разные типы пружин. В некоторых ГРМ устанавливаются двойные типы. Такая модификация снижает нагрузку на отдельный элемент, тем самым увеличивая его рабочий ресурс.

В таком исполнении пружины будут иметь разное направление витков. Это предотвращает попадание частиц лопнувшей детали между витками другой. Для изготовления этих элементов используется пружинная сталь. После формирования изделия его закаляют.

По краям каждая пружина отшлифовывается, благодаря чему обеспечивается контакт всей опорной части к головке клапана и верхней тарелке, закрепленной на головке блока цилиндров. Чтобы деталь не подвергалась окислению, ее покрывают слоем кадмия и оцинковывают.

Помимо классических клапанов, работающих от ГРМ, в спортивных моделях транспорта может использоваться пневмоклапан. По сути это такой же элемент, только приводится в движение он особенным пневматическим механизмом. Благодаря этому достигается такая точность срабатывания, что мотор способен развивать невероятные обороты – вплоть до 20 тысяч.

Такая разработка появилась еще в 1980-х годах. Она способствует более четкому открытию/закрытию отверстий, чего не может обеспечить ни одна пружина. Этот привод работает от сжатого газа, находящегося в резервуаре над клапаном. Когда кулачок бьет по клапану, сила удара составляет приблизительно 10 Бар. Клапан открывается, а когда распредвал ослабляет воздействие на его пятку, сжатый газ быстро возвращает деталь на свое место. Чтобы давление не падало из-за возможных утечек, система оснащена дополнительным компрессором, резервуар которого находится под давлением около 200 Бар.

Такая система используется в мотоциклах класса MotoGP. Этот транспорт при одном литре объема мотора способен развить 20-21 тысячу оборотов коленвала. Одна из моделей с подобным механизмом – одна из моделей мотоцикла Aprilia. Его мощность составила невероятные 240 л.с. Правда, для двухколесного транспорта это слишком много.

Направляющие втулки клапанов

Роль этой детали в работе клапана заключается в том, чтобы обеспечить его прямолинейное перемещение. Также втулка способствует охлаждению стержня. Эта часть нуждается в постоянной смазке. В противном случае стержень будет подвергаться постоянной термической нагрузке, а втулка быстро сотрется.

Материал, который могут использовать для изготовления таких втулок, должен обладать теплоустойчивостью, выдерживать постоянное трение, хорошо отводить тепло от смежной детали, а также выдерживать большие температуры. Такие требования может удовлетворить перлитный серый чугун, алюминиевая бронза, керамика с хромом или хромникелем. Все эти материалы имеют пористую структуру, благодаря чему способствуют удержанию масла на своей поверхности.

Втулка для выпускного клапана будет иметь немного больший зазор между стержнем, чем у впускного аналога. Причина тому – большее тепловое расширение клапана, работающего на удаление отработанного газа.

Седла клапанов

Это контактная часть отверстия ГБЦ возле каждого цилиндра и тарелки клапана. Так как эта часть головки сталкивается с механическими и термическими нагрузками, она должна обладать хорошей устойчивостью к сильному нагреву и частым ударам (когда автомобиль едет быстро, обороты распределительного вала настолько высокие, что клапана буквально падают в седло).

Если блок цилиндров и его головка изготавливается из алюминиевого сплава, седла клапанов обязательно будут выполнены из стали. Чугун и так неплохо справляется с подобными нагрузками, поэтому седло в такой модификации выполняется в самой головке.

Существуют также вставные седла. Они изготавливаются из легированного чугуна или жаростойкой стали. Чтобы фаска элемента не так сильно изнашивалась, ее выполняют путем наслоения жаростойкого металла.

Вставное седло фиксируется в отверстии головки разными способами. В некоторых случаях оно запрессовывается, а в верхней части элемента выполняется проточка, которая в процессе монтажа заполняется металлом тела головки. Благодаря этому создается целостность узла из разных металлов.

Стальное седло крепится путем развальцовки верхней части в теле головки. Существуют седла цилиндрической и конической форм. В первом случае они монтируются до упора, а вторые имеют небольшой торцевой зазор.

Клапан редукционный прямого действия

Редукционный клапан давления предназначен для поддержания в некоторой части гидросистемы пониженного давления относительно давления в основной нагнетательной магистрали и независящего от него.Так же, как и предохранительные клапаны, редукционные клапаны подразделяются на клапаны прямого и непрямого действия, а по количеству линий присоединений клапана – на двухлинейные и трехлинейные.

Устройство двухлинейного редукционного клапана прямого действия

Схема двухлинейного редукционного клапана прямого действия приведена на рис.1. В корпусе 1 размещается регулирующий золотник 2, который под действием пружины 3 стремится занять крайнее нижнее положение и находится в нем до тех пор, пока давление Р1 в канале “б”, действующее на нижний торец золотника, не в состоянии преодолеть усилие пружины редукционного клапана (рис.1 а). На котором показано состояние клапана, когда усилие от давления Р1 из-за малой величины давления на входе в клапан, в канале “а” меньше усилия пружины.

Принцип работы двухлинейного редукционного клапана прямого действия

Принцип работы двухлинейного редукционного клапана заключается в следующем, по мере роста давления Р наступает момент , когда усилие от давления Р , превысит начальное усилие пружины, регулируемое с помощью винта 4 и золотника 2 начнет смещаться вверх, частично перекрывая канал “б” на выходе клапана. С этого момента давление на выходе клапана будет поддерживаться постоянным, независимо от дальнейшего нарастания давления на входе в клапана в канале “а”.

Ниппель автомобильной шины (клапан шины)

Автомобильный клапан — это элемент, на который мы редко обращаем внимание. Однако это крайне важно для поддержания правильного давления в шинах, которое влияет на ряд параметров автомобиля. Поврежденные шины могут терять до 0,7 бар в неделю, что может привести к опасным дорожным ситуациям.
Так когда же следует заменить клапаны?

Клапан — это маленький, но очень важный элемент колеса. Клапан автомобиля позволяет регулировать давление в шине — без него это было бы невозможно. Это позволяет легко накачать и сдуть шину, не нарушая резиновые конструкции. Благодаря этому водители влияют на уровень давления в шинах , что приводит к повышению безопасности во время вождения.

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.

• https://avtodvigateli.com/detali/klapan.html
• https://CoptersWorld.ru/pro-dvigatel/klapan-v-mashine.html
• https://dlobal.ru/ustrojstvo-i-printsip-raboty-klapannogo-mehanizma-dvigatelya/
• https://toyota-chr2.ru/sovety/klapan-dvs.html
• https://topvariator.ru/dvigatel/mehanicheskaja-chast-dvigatelja/klapannyj-mehanizm-dvigatelja
• https://drag2ter.ru/klapan-vpusknoj.html
• https://tuning-mg.ru/ustrojstvo/vpusknye-i-vypusknye-klapana.html
• https://avtika.ru/dlya-chego-nuzhny-klapany-na-tsilindrah-dvigatelya/
• https://banya10.ru/kotly/dlya-chego-nuzhen-klapan.html
• https://AutoClub174.ru/rekomendacii/klapan-vpuska.html
• https://AvtoTachki.com/klapan-dvigatelya-naznachenie-ustrojstvo-konstrukcziya/

Клапаны, устройство и назначение клапана

Стоимость ремонта двигателя с поврежденными клапанами

Двигатель с повреждёнными клапанами требует серьезного ремонта. Минимальная стоимость ремонта при поврежденных клапанах составляет 10 тысяч рублей и зависит от вида двигателя и того, сколько клапанов было повреждено.

Повреждения клапанов двигателя может приводить к различным дополнительным повреждениям узлов двигателя. Процесс обрыва ремня ГРМ, приводящий к повреждению клапанов, может приводить к катастрофическим последствиям для двигателя. В отдельных случаях потребуется его полная замена, что может составлять до 50% стоимости автомобиля.

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.

Читайте также: Советы специалистов — как выбрать и установить рейлинги на крышу

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.

Клапанная группа

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).

Работа клапанной группы:

3.1. Механизм синхронизации:

механизм синхронизации кинематически связан с коленчатым валом, перемещаясь синхронно с ним. Ремень ГРМ открывает и герметично закрывает впускные и выпускные отверстия отдельных цилиндров в принятом порядке работы. Так происходит процесс газообмена в баллонах.

3.2 Действие привода ГРМ:

Привод ГРМ зависит от расположения распределительного вала.• С нижним валом — сквозные цилиндрические шестерни для более плавной работы выполнены с наклонными зубьями, а для бесшумной работы зубчатое кольцо выполнено из текстолита. Паразитная передача или цепь используется для обеспечения привода на большее расстояние.• С верхним валом — роликовой цепью. Относительно низкий уровень шума, простая конструкция, небольшая масса, но схема изнашивается и растягивается. Через зубчатый ремень на неопреновой основе, армированный стальной проволокой и покрытый износостойким нейлоновым слоем. Простая конструкция, бесшумная работа.

3.3. Схема газораспределения:

Суммарное сечение потока, предусмотренное для прохождения газов через клапан, зависит от продолжительности его открытия. Как известно, в четырехтактных двигателях для реализации тактов впуска и выпуска предусмотрен один ход поршня, соответствующий повороту коленчатого вала на 180˚. Однако опыт показал, что для лучшего наполнения и очистки цилиндра необходимо, чтобы продолжительность процессов наполнения и опорожнения была больше, чем соответствующие ходы поршня, т.е. открытие и закрытие клапанов должно производиться не в мертвых точках хода поршня, а с некоторым обгоном или задержкой.

Моменты открытия и закрытия клапанов выражаются в углах поворота коленчатого вала и называются фазами газораспределения. Для большей надежности эти фазы выполнены в виде круговых диаграмм (рис. 1).Всасывающий клапан обычно открывается с углом обгона φ1 = 5˚ — 30˚ до того, как поршень достигает верхней мертвой точки. Это обеспечивает определенное поперечное сечение клапана в самом начале такта наполнения и, таким образом, улучшает наполнение цилиндра. Закрытие всасывающего клапана выполняется с углом задержки φ2 = 30˚ — 90˚ после прохождения поршнем нижней мертвой точки. Задержка закрытия впускного клапана позволяет использовать скорость всасываемой свежей топливной смеси для улучшения заправки и, следовательно, увеличения мощности двигателя.Открытие выпускного клапана производится с углом обгона φ3 = 40˚ — 80˚, т.е. в конце хода, когда давление в газах цилиндра относительно высокое (0,4 — 0,5 МПа). Интенсивный выброс газового баллона, начатый при этом давлении, приводит к быстрому падению давлений и их температуры, что значительно снижает работу по вытеснению рабочих газов. Выпускной клапан закрывается с углом задержки φ4 = 5˚ — 45˚. Эта задержка обеспечивает хорошую очистку камеры сгорания от выхлопных газов.

Для чего нужно регулировать клапана

В каждом цилиндре двигателя есть впускные и выпускные клапана. Первые открывают доступ воздушно-топливной смеси в бензиновых двигателях, или воздуха в дизельных, после чего возвращаются в исходное положение и надёжно герметизируют камеру сгорания. Вторые открываются, чтобы выпустить отработанные газы – в момент впрыска они также плотно прилегают к «седлу» головки блока.

Читайте также: Все о единицах мощности: как перевести ватт в ампер и сколько ампер в ватте

Своевременное открытие клапана осуществляется распределительным валом, который толкает шток в нужный момент, выдвигая его из «седла». Назад он возвращается пружиной. Между штоком и собственно кулачком распредвала находится толкатель. И регулируется именно зазор между этим толкателем и кулачком.

Что даёт своевременная регулировка клапанов? Обеспечивается нормальная работа двигателя в горячем состоянии, когда металл расширяется. Зазоры влияют на работу клапанов – они должны обеспечивать плотное их прилегание при горячем двигателе. Они так и называются – тепловые зазоры, и составляют десятые доли миллиметра.

Регулировка клапанов нужна для того, чтобы двигатель обеспечивал положенную мощность и служил долго.

Что такое газораспределительный механизм (ГРМ)?

Газораспределительный механизм (ГРМ) — это механизм предназначенный для впуска в цилиндры двигателя свежего заряда (горючей смеси в классических бензиновых двигателях или воздуха в дизелях) и выпуска отработавших газов в соответствии с рабочим циклом, а также для обеспечения надежной изоляции камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

В зависимости от вида устройств, осуществляющих впуск заряда и выпуск отработавших газов, различают два типа механизмов газораспределения:

Клапанный механизм наиболее широко распространен и используется во всех четырехтактных двигателях. Возможно верхнее и нижнее расположение клапанов. Верхнее расположение в настоящее время применяется чаще, так как в этом случае процесс газообмена протекает эффективнее. Характерные конструкции газораспределительных механизмов с верхним расположением клапанов представлены на рисунке.

С какой периодичностью производится регулировка

Конечно, регулировка клапанов делается, когда накопился определенный пробег, но для разных автомобилей он тоже разный. Эту информацию можно узнать в инструкции. Но опытные автолюбители советуют заезжать на СТО после каждых 20-45 тысячах километров для отечественных авто, и 60-100 тысяч для иномарок.

Но если вы знаете, как влияет зазор клапанов на работу двигателя, то сможете и самостоятельно вовремя определить неполадки. Если при открытом капоте двигатель издаёт шум, как будто там швейная машинка, то надо срочно отправляться на СТО. Второй признак – падение мощности – машина «не тянет», как раньше. В такой ситуации не надо ждать, пока машина отъездит положенный пробег, нужно принимать меры как можно быстрее.

Сама работа по регулировке стоит очень недорого и занимает около часа – надо ждать, пока остынет двигатель.

На некоторых автомобилях регулировка вообще не производится – если используются специальные гидрокомпенсаторы. Они сами обеспечивают оптимальные режимы, и может понадобиться только их замена, но это бывает редко. Гидрокомпенсаторы можно установить на большинство автомобилей, и навсегда забыть о такой регулировке.

Что делать, если стучат клапаны в двигателе

Самый легкий и быстрый путь – отдать на ремонт профессионалам. Однако не все могут себе позволить оплату их услуг. Поэтому приходится разбираться и решать вопрос самостоятельно. Бывают автомобилисты, которым интересно ремонтировать машину своими руками. Также встречаются люди, накапливающие опыт самостоятельного ремонта для каких-то целей.

Если стук клапанов – проблема вашего авто, и вам предстоит самостоятельный ремонт, будьте готовы серьезно потрудиться. Серьезно и внимательно, ведь стоит ошибиться – и звук станет лишь сильнее. Поэтому не рекомендуется устранять стук клапанов начинающему автомобилисту. Большое значение в данном виде ремонта имеет последовательность действий. В первую очередь рекомендуется изучить руководство по ремонту для конкретной марки авто. Далее нужно поступать по алгоритму:

Читайте также: Передняя подвеска УАЗ Патриот: устройство, подробная схема, неполадки и ремонт своими руками

Каждая модель автомобиля имеет свои особенности эксплуатации. Но усредненно каждые 25 тысяч километров нужно регулировать зазоры клапанов. Количество клапанов напрямую влияет на уровень шума при их стуке. Чем больше клапанов, тем сильнее будет шум в случае неисправности. Существует инженерное решение проблемы – на некоторых автомобилях применяются гидравлические толкатели, позволяющие точно удерживать клапанные зазоры.

Клапаны ГРМ нуждаются в профилактическом обслуживании. Оно заключается в периодической очистке их поверхности от образовавшегося нагара. Нагар может достигать толщины, затрудняющей нормальную работу клапанов. Поэтому не нужно забывать об их периодической чистке и притирке. Тщательное выполнение профилактических работ позволит продлить ресурс двигателя и даже немного сократить расход топлива.

Если самостоятельная регулировка клапанов не дала положительного результата, то лучше обратиться на профессиональные СТО. Установка зазора своими руками в этом случае вряд ли возможна. Иногда причиной стука клапанов являются совсем другие неисправности. Но возможен и вариант неправильной настройки клапанных зазоров.

Где находится клапан двигателя

Чтобы лучше понять причины прогара клапанов, необходимо знать основы процессов газообмена в двигателе и их последовательность.

1. Такт впуска. Впускные клапаны открыты, поршень движется вниз, создавая зону разряжения. Со впускного тракта в этот момент всасывается смесь топлива с воздухом (бензиновые моторы с распределительным впрыском во впуск или с моноинжектором) либо чистый воздушный заряд (ДВС цикла Дизеля и бензиновые моторы с прямым впрыском).
2. Такт сжатия. Поршень начинает движение вверх, впускные и выпускные клапана закрываются. Смесь сжимается, температура в камере сгорания повышается.
3. Рабочий такт. За несколько градусов до высшей мертвой точки (ВМТ) цилиндра смесь поджигается искрой (бензиновые ДВС) либо самовоспламеняется от контакта с разогретым воздухом (дизельные). Под действием силы расширяющихся газов поршень устремляется вниз. Возвратно-поступательное движение поршня через шатунно-кривошипный механизм передается во вращательное движение коленчатого вала.
4. Такт выпуска. Выпускные клапаны открываются. Движущийся к ВМТ поршень выталкивает отработавшие газы в выпускной тракт.

Фазы перекрытия клапанов и инерционное наполнение упущены намерено, так как существенно не влияют на рассмотрение вопроса прогара клапанов.

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.

Читайте также: Chevrolet Lacetti седан — технические характеристики

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.

Устройство тарельчатого клапана [ править | править код ]

Тарельчатый клапан состоит из собственно круглой тарелки и стержня меньшего диаметра. Из соображений прочности и аэродинамики переход между тарелкой и стержнем выполняется большим радиусом (рис.1). Некоторое время были популярны тарелки зонтичной (тюльпанообразной) формы, уменьшавшие вес впускного клапана до веса выпускного (диаметр впускных клапанов выбирают больше, так как сопротивление впускного тракта сильнее снижает мощность двигателя, чем сопротивление выпуска) при одновременном снижении гидравлического сопротивления. Однако при этом растёт площадь камеры сгорания, что увеличивает выбросы углеводородов.

Клапан совершает перемещения по оси стержня, при этом тарелка открывает путь газам, а при посадке на седло — плотно запирает его. Некоторый зазор между стержнем и втулкой клапана необходим, чтобы избежать заедания при нагреве клапана, и чтобы тарелка могла самоустановиться на седло. Для поддержания самоустановки, а следовательно, плотности запирания, тарелка имеет фаску под углом 45 или 30 градусов к её плоскости.

Компоновка клапанов в двигателе

Количество клапанов в двигателе зависит от принятой схемы газораспределительного механизма . Типовое значение 2 или 4 клапана на цилиндр, но встречаются схемы с 5 клапанами (из них 3 впускные), или даже 1 большим выпускным клапаном (прямоточная продувка 2-тактного дизеля). Клапанные пружины, поддерживающие кинематику ГРМ, всегда спиральные с плоскими шлифованными торцами. На один клапан приходится обычно 1 (реже 2) пружины, и 2 сухаря. Размеры и форма сухарей индивидуальны, обычно каждый двигатель имеет оригинальные сухари клапанов.

Клапаны могут размещаться по нижнеклапанной или верхнеклапанной схеме, располагаться под углом друг к другу или параллельно. Целью работы конструктора при их размещении является надёжный газообмен с небольшим аэродинамическим сопротивлением, необходимое размещение коллекторов в подкапотном пространстве, компактность камеры сгорания, соблюдение норм выхлопа и др.

Конструкции клапанов автомобиля

Головки клапанов авто (автомеханики часто называют их тарелками) могут иметь различную конструкцию, они могут быть как жесткими, так и эластичными. Жесткая головка обладает высокой прочностью, сохраняет форму и обладает высокой теплопроводностью. Она также отличается более высокой износоустойчивостью. Эластичная головка, в свою очередь, способна приспосабливаться к форме седла. Поэтому эластичный клапан надежно запечатывает окно, но перегревается, а изгибы при посадке в седло, когда клапан адаптируется к его форме, могут привести к его разрушению. В конструкции клапанов широко используется головка, над лицевой поверхностью которой выступает небольшая шляпка. Такой клапан обладает достаточно небольшим весом, высокой прочностью и теплопередачей, и чуть более высокой ценой. Эластичные головки чаще встречаются у впускных клапанов, а жесткие — у выпускных.

Попадание холодного воздуха на горячие выпускные клапаны сразу после остановки двигателя может привести к серьезным повреждениям клапанов. В двигателях, оснащенных выпускными коллекторными головками и/или прямоточными глушителями, холодному воздуху открыт прямой доступ к выпускным клапанам. Резкое охлаждение может вызвать коробление и/или образование трещин в клапане. В холодную ветреную погоду, когда ветер вдувает холодный наружный воздух прямо в систему выпуска отработавших газов, такие условия — не редкость. Противоточные глушители с длинными выхлопными трубами и каталитическим нейтрализатором отработавших газов снижают опасность возникновения такой ситуации.

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.

Читайте также: Автоматическая коробка передач (АКПП) и ее предназначение

Клапанный механизм двигателя

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 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 , 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 .

Клапаны с полым стержнем и деформацией седла

В некоторых типах особо мощных двигателей используются выпускные клапаны с полым стержнем, заполненным металлическим натрием. Натрий при нагреве клапана до рабочей температуры расплавляется, превращаясь в жидкость. Этот расплав плещется в канале стержня и отводит тепло от головки клапана в стержень. Далее тепло передается через направляющую втулку клапана и поглощается системой охлаждения. Монолитная конструкция впускного и выпускного клапана при правильном выборе материалов обеспечивает, как правило, хорошие эксплуатационные характеристики автомобильных двигателей.

Клапан прижимается к седлу рабочей фаской, герметично закрывая камеру сгорания. Седло обычно формируется как элемент конструкции в отливке чугунной головки блока цилиндров — такое седло называется встроенным седлом. Седла обычно подвергаются индукционной закалке, чтобы можно было использовать неэтилированный бензин. Это обеспечивает замедление износа седел в процессе эксплуатации двигателя. В процессе износа седла клапан все глубже садится в него — утапливается. В тех случаях, когда коррозионная стойкость и износостойкость должны быть особенно высокими, всегда используются вставные седла. В алюминиевых головках седла и направляющие втулки клапанов — только вставные. Необходимо отметить, что в алюминиевых головках рабочая температура седел выпускных клапанов на 180°Ф (100°С) ниже, чем в чугунных. Вставные седла используются в качестве спасительной меры при восстановлении сильно поврежденных встроенных седел клапанов.

Деформация седла является основной причиной преждевременного выхода из строя клапанов. Деформация седла клапана может быть обратимой — как результат воздействия высокой температуры и давления, или необратимой — как результат действия внутренних механических напряжений. Механическое напряжение — это сила, действующая на тело, которая стремится изменить его форму.

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.

Устройство клапанного механизма

Весь клапанный механизм состоит из следующих основных элементов:

• впускной и выпускной клапаны;
• направляющие втулки (обеспечивают точное направление движения клапанов);
• пружина (возвращает клапан в исходное положение);
• седло клапана (место соприкосновения тарелки с корпусом);
• сухари (два сухаря обеспечивают опорную поверхность для пружины и фиксируют всю конструкцию);
• маслосъемные колпачки или маслоотражательные кольца (не дает маслу попасть в цилиндр);
• толкатель (передает нажимное усилие от кулачка распредвала).

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.

Направляющие втулки клапанов

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.

Материалы для производства клапанов

Для изготовления впускных клапанов используется хромистая сталь, обладающая стойкостью против коррозии в газовых средах при температурах свыше 550 °C. Этот вид стали достаточно хрупок.

Читайте также: Режим холостого хода инжекторного двигателя

Впускные и выпускные клапаны автомобильных двигателей имеют тарельчатую форму. Клапан открывается под действием клапанного механизма, управляемого эксцентриковым кулачком. Работа кулачка синхронизирована с положением поршня и периодом вращения коленчатого вала.

В связи с этим они изготавливаются из более стойких материалов, чем впускные клапаны, и соответственно стоят дороже.

Направляющая втулка клапана расположена соосно с седлом клапана, так чтобы между рабочей фаской клапана и седлом обеспечивался герметичный газонепроницаемый контакт. Рабочая фаска клапана и седло скошены под углом 30° или 45°. Это номинальные значения угла фаски. Фактические значения могут на один-два градуса отличаться от номинальных. Клапаны и седла клапанов, используемые в большинстве двигателей, имеют номинальный угол фаски, равный 45°. Клапан прижимается к седлу под действием пружины. Пружина удерживается на стержне клапана (некоторые автомеханики называют его штоком клапана) опорной тарелкой пружины, которая, в свою очередь, контрится на стержне клапана замком (сухариками). Для демонтажа клапана необходимо сжать пружину и снять сухарики. После этого можно снять пружину, манжету, и вынуть клапан из головки.

Всесторонние испытания показали, что между различными геометрическими параметрами клапанов существуют оптимальные соотношения. В двигателях с цилиндрами внутренним диаметром от 3 до 8 дюймов (от 80 до 200 мм) для впускного клапана оптимальным будет диаметр головки, составляющий приблизительно 45% внутреннего диаметра цилиндра. Оптимальный диаметр головки выпускного клапана составляет примерно 38% внутреннего диаметра цилиндра. Впускной клапан должен быть больше по размеру, чем выпускной, чтобы пропускать ту же массу газа. Больший по размеру впускной клапан управляет низкоскоростным потоком разреженного газа. В то же время выпускной клапан управляет высокоскоростным потоком сжатого газа. С таким потоком в состоянии справиться клапан меньшего размера. Вследствие этого диаметр головки выпускного клапана составляет примерно 85% диаметра головки впускного клапана. Для нормального функционирования диаметр головки клапана должен составлять приблизительно 115% диаметра клапанного окна. Клапан должен быть достаточно большим, чтобы перекрывать окно. Высота подъема клапана над седлом составляет примерно 25% диаметра головки.

Работа клапанной группы:

3.1. Механизм синхронизации:

механизм синхронизации кинематически связан с коленчатым валом, перемещаясь синхронно с ним. Ремень ГРМ открывает и герметично закрывает впускные и выпускные отверстия отдельных цилиндров в принятом порядке работы. Так происходит процесс газообмена в баллонах.

3.2 Действие привода ГРМ:

Привод ГРМ зависит от расположения распределительного вала.• С нижним валом — сквозные цилиндрические шестерни для более плавной работы выполнены с наклонными зубьями, а для бесшумной работы зубчатое кольцо выполнено из текстолита. Паразитная передача или цепь используется для обеспечения привода на большее расстояние.• С верхним валом — роликовой цепью. Относительно низкий уровень шума, простая конструкция, небольшая масса, но схема изнашивается и растягивается. Через зубчатый ремень на неопреновой основе, армированный стальной проволокой и покрытый износостойким нейлоновым слоем. Простая конструкция, бесшумная работа.

3.3. Схема газораспределения:

Суммарное сечение потока, предусмотренное для прохождения газов через клапан, зависит от продолжительности его открытия. Как известно, в четырехтактных двигателях для реализации тактов впуска и выпуска предусмотрен один ход поршня, соответствующий повороту коленчатого вала на 180˚. Однако опыт показал, что для лучшего наполнения и очистки цилиндра необходимо, чтобы продолжительность процессов наполнения и опорожнения была больше, чем соответствующие ходы поршня, т.е. открытие и закрытие клапанов должно производиться не в мертвых точках хода поршня, а с некоторым обгоном или задержкой.

Моменты открытия и закрытия клапанов выражаются в углах поворота коленчатого вала и называются фазами газораспределения. Для большей надежности эти фазы выполнены в виде круговых диаграмм (рис. 1).Всасывающий клапан обычно открывается с углом обгона φ1 = 5˚ — 30˚ до того, как поршень достигает верхней мертвой точки. Это обеспечивает определенное поперечное сечение клапана в самом начале такта наполнения и, таким образом, улучшает наполнение цилиндра. Закрытие всасывающего клапана выполняется с углом задержки φ2 = 30˚ — 90˚ после прохождения поршнем нижней мертвой точки. Задержка закрытия впускного клапана позволяет использовать скорость всасываемой свежей топливной смеси для улучшения заправки и, следовательно, увеличения мощности двигателя.Открытие выпускного клапана производится с углом обгона φ3 = 40˚ — 80˚, т.е. в конце хода, когда давление в газах цилиндра относительно высокое (0,4 — 0,5 МПа). Интенсивный выброс газового баллона, начатый при этом давлении, приводит к быстрому падению давлений и их температуры, что значительно снижает работу по вытеснению рабочих газов. Выпускной клапан закрывается с углом задержки φ4 = 5˚ — 45˚. Эта задержка обеспечивает хорошую очистку камеры сгорания от выхлопных газов.

Виды и конструкции + видео обзор

Все зависит от того, каким образом организован запорный механизм, и как перекрывается проходное отверстие. В соответствии с этими критериями различают три основных вида обратных клапанов, каждый из которых подходит для определенных случаев, и имеет свои преимущества и недостатки.

Пружинные клапана

Обратный клапан для водопровода с металлическим седлом

Клапан из латуни со сферической камерой

Комбинированный обратный клапан

Сборный корпус состоит из двух фрагментов цилиндрической формы, соединенных резьбой. Материалом для запорного механизма служит металл или пластик. Герметичность обеспечивают резиновые прокладки и специальная сантехническая лента, намотанная на резьбу. Канал перекрывается, когда пружина напряжена. Расслабляет ее напор под давлением.

Плюс такого клапана обратного давления воды – возможность разобрать и заменить изношенный затвор.

Поворотный лепестковый

Такое название механизм получил благодаря соответствующей форме запорного элемента. Ось вращения «тарелки» находится над проходным отверстием. Сопротивление потоку обеспечивает пружинный механизм, который, срабатывая, открывает камеру, а при расслаблении перекрывает воду.

Обратный поток – давит на лепесток, перекрывающий канал. Минус такого клапана для трубопровода – скорый износ лепесткового механизма при большом внутреннем диаметре корпуса.

Шаровая модель

Данный класс устройств в корне отличается от изделий подъемного типа. Запорный механизм представляет собой шар, который под собственным весом опускается при недостаточном давлении воды, и перекрывает циркуляционный канал. Корпус оснащен съемной крышкой для удобства при обслуживании.

Отсутствие механических узлов указывает на продолжительный срок службы. Возможна замена шара на более тяжелый для изменения рабочих параметров.

Общее устройство клапанного ГРМ

Все основные узлы ГРМ уже обозначили, соберем эту информацию вместе. Итак, ключевые компоненты газораспределительного механизма, начиная от коленвала:

• привод, обеспечивающий механическую связь между коленвалом и сопряженным распредвалом (порой их несколько);
• распредвал (порой ряд валов, в полной зависимости от компоновки ДВС и общего количество клапанов);
• клапанная группа (состоит из клапанов (одного или нескольких впускных, а еще выпускных), зачастую специальных устройств, обеспечивающих взаимодействие непосредственно с распредвалом, прямая связь между распредвалом и группой впускных, выпускных клапанов почти не применяется, только через промежуточные механизмы);
• корпус (это та часть двигателя, где располагаются распредвал (несколько валов), а также еще клапанная группа ГРМ, компоненты иных систем, например, смазки).

Помимо этого современные двигатели, их ГРМ, как правило, оборудуются дополнительными узлами. То есть они на одних силовых агрегатах присутствуют, на других нет, не являются обязательными. Таких компонентов много, назовем те, которые встречаются практически всегда или очень часто. Это, прежде всего, датчики положения распределительного вала (ДПРВ, они же датчики Холла, определяют угловое положение механизма газораспределения, ставятся в том случае если двигатель оборудован ЭБУ, электронным блоком управления, из современных моторов таких 99,9 %). Помимо этого могут устанавливаться компоненты разных систем. Например, есть системы, обеспечивающие изменение фаз газораспределения, другие отключают цилиндры. Выделим и устройства, которые регулируют тепловые зазоры клапанов, сейчас это гидрокомпенсаторы (иногда гидроопоры), ранее использовались и другие.

Следует понимать что это основные варианты, охватить все в рамках одной статьи практически невозможно, конструкционные решения используются различные, даже в рамках одной схемы. То есть лучше рассматривать каждый отдельно взятый двигатель обособленно. Расскажем обо всех компонентах в общем.

Как диагностировать прогорание клапана без демонтажа ГБ

В принципе процедура, как определить прогар клапана, не прибегая к снятию головки блока, была описана выше.

Читайте также: Принцип работы системы охлаждения двигателя

Отметим, что для двигателей, которые предусматривают периодическое проведение процедуры регулировки клапанного механизма, несвоевременное его выполнение также грозит прогаром клапанов. Современные силовые агрегаты оснащаются системой автоматической регулировки теплового зазора, однако и в этом случае любые проблемы, связанные с функционированием гидрокомпенсаторов, также могут привести к частичной деформации поверхности клапанов.

Отметим, что при проведении процедуры регулировки слишком зажатые клапана грозят более серьёзными последствиями, чем недожатые. В частности, это приводит к преждевременному износу стержня и направляющей втулки. А это – деформация механизма, изменение его геометрии со всеми вытекающими последствиями, о которых мы поговорим позже.

Такими же неприятностями грозит работа ЦПГ на обеднённой смеси. Особенно страдают при этом моторы с установленным ГБО, а это тенденция последнего времени, связанная с дороговизной бензина по сравнению со сжиженным газом.

Чаще всего автомобилисты, измерив уровень компрессии и установив, что она не соответствует нормативным показателям, спешат диагностировать неисправность с целью уточнения диагноза, хватаясь за комплект ключей и принимаясь за демонтаж головки БЦ. В принципе в этом нет ничего предосудительного, поскольку устранение неисправности всё равно чревато разборкой силового агрегата.

Но имеется способ, позволяющий определить причину ухудшения характеристик двигателя без его разборки. А если вы будете заранее знать, из-за чего мотор начал сбоить, вы быстрее устраните проблему. Сам способ достаточно простой и требует минимального знания конструкции мотора.

Итак, процедура проверки заключается в следующем:

• заводим двигатель, даём ему выйти на рабочий режим;
• отсоединяем шланг сапуна и наблюдаем результаты;
• если из отверстия просто дует тёплым воздухом без дыма или с минимальной, практически невидимой задымленностью, то дело в прогорании клапанов;
• в тех случаях, когда из отверстия валит хорошо различимый дым плотной консистенции с серым оттенком, причём с явно выраженным запахом выхлопа – мы имеем дело с проблемами поршневой группы. Вероятнее всего – с залеганием колец или прогоранием самого поршня;
• далее, без оглядки на наличие/отсутствие дыма, выкручиваем свечу из цилиндра, определённого как проблемный. Если повреждена поршневая группа, она будет замасленной, если сухой – то это ещё один довод в пользу наличия проблем с клапанным механизмом.

Если вы определили, что прогорел определённый клапан, можете не сомневаться, что состояние других также не идеально. Убедиться в этом можно, разобрав ГБЦ. Но если состояние других клапанов нормальное, можно поменять только прогоревший, но с обязательной заменой всех маслосъёмных колпачков. И, конечно, не следует забывать о притирке нового клапана.

. Зачем чиповать автомобиль?

По понятным причинам, многие водители не спешат модернизировать таким образом свои машины, опасаясь последствий. Чтобы определиться, стоит ли «овчинка выделки», рассмотрим все плюсы и минусы. Итак, преимущества чипования «мозгов» автомобиля:

• Экономия. Чип-тюнинг обойдется водителю гораздо дешевле, чем механические изменения в конструкции мотора или системе впуска-выпуска.
• Улучшенные показатели. Компании, которые занимаются перенастройкой блока управления двигателем, обещают своим клиентам разные блага: повышение мощности мотора, снижение потребления топлива и уменьшение шума.
• Гибкость настройки. Из нескольких вариантов прошивок, владельцу транспортного средства предлагают выбрать наиболее оптимальный, под конкретно его потребности.
• Обратимость процесса. Если говорить о механической модернизации, то, в таком случае, специалист распиливает камеры сгорания, увеличивая их объем. Чип-тюнинг на этом фоне выглядит более безопасно, так как позволяет в любой момент откатиться к заводским параметрам.

Это те плюсы, о которых вам непременно расскажут в специализированном сервисном центре. Однако, стоит помнить и о сопряженных рисках. Рассмотрим их немного позже.

Как отрегулировать клапана

Все процедуры необходимо проводить только на холодном двигателе. Это делается для того, чтобы результаты нстройки остались стандартными: именно так поступают на заводах-изготовителях. Стоит отметить, что порядок регулировки клапанов на каждой машине свой: узнать его можно из инструкции к автомобилю или соответствующей литературы. Процесс осуществляется посредством вкручивания или выкручивания специальных регулировочных винтов, либо подбором плоских шайб. Каждый из этих вариантов рассматривается отдельно.

Использование специальных инструментов

Регулировка клапанов двигателя производится с помощью набора щупов или посредством специальной рейки и индикатора. Оба способа достаточно широко распространены: первый отличается простотой, доступностью и требует минимальных финансовых и временных затрат. Чтобы применить второй метод, придется купить прибор и специальное приспособление.

Регулировка с помощью щупа и контргаек

Подобный способ настройки ГРМ характерен для российских заднеприводных авто («классика»). Алгоритм действий:

• Демонтируйте корпус воздушного фильтра и от клапанной крышки отсоедините все трубки, тросики и рычажки. Для облегченного проворачивания коленвала двигателя выверните свечи зажигания.
• Снимите клапанную крышку и передний кожух ремня ГРМ (если он есть – может быть и цепь).
• Выставите поршень цилиндра, с которого начнется процедура (например, в жигулевской «классике» он 4-й) в положение верхней мертвой точки: клапаны окажутся в закрытом положении.

• Наблюдая за меткой-углублением на шкиве вала двигателя, проворачивайте его до совпадения с риской на нижней передней крышке БЦ . Точка-углубление на звездочке вала ГРМ тоже должна совпасть с меткой на его «постели» (корпусе).
• Рожковым ключом удерживайте регулировочный метиз и одновременно ослабьте контргайку. Далее нужно пользоваться набором щупов для регулировки клапанов. Выберете нужную тонкую пластину, вставьте ее между коромыслом и стержнем клапана. Щуп при нормальной настройке будет проходить с небольшим трением. Значение зазора необходимо отрегулировать по таблице, которая для каждой машины своя (для ВАЗ2101-07 – 0,15 мм). Теперь затяните контргайку и еще раз проверьте зазор. При необходимости операцию повторите. Соблюдайте порядок регулировки клапанов: например, для «классики» ВАЗ: 8-6, 4-7, 1-3, 5-2.

Регулировка с помощью шайб

Подобная настройка ГРМ больше характерна для переднеприводных автомобилей. Чтобы ее произвести, необходимо:

1. Снять крышку клапанов.
2. Найти метки на блоке мотора, шкиве ремня ГРМ и, проворачивая коленвал по часовой стрелке, добиться их совпадения. В итоге первый поршень окажется в положении ВМТ.
3. Определите зазор между регулировочной шайбой и кулачком распределительного вала (они – первые, если смотреть со стороны шкива).
4. При большем или меньшим зазоре подберите другую шайбу (на каждой есть соответствующая маркировка, если нет – воспользуйтесь штангенциркулем, а лучше — микрометром).
5. После установки шайбы снова проверьте зазор: допустимое отклонение – не более 0,05 мм в обе стороны.
6. Не забывайте, что величина зазора для впускного и выпускного клапанов разная – данный параметр необходимо выяснить из инструкции по эксплуатации конкретного авто.

Регулировка с помощью индикатора и рейки

Этот метод считается более точным и был особенно популярен во времена ССССР. Подобный способ регулировки хорош для двигателей, находящихся в эксплуатации длительное время, т. к. прибор и рейка при измерении учитывают выработки на поверхностях деталей. Ход процедуры:

1. Снимите клапанную крышку, предварительно отсоединив от нее рычаги и тросики.
2. Прокрутите вал двигателя до совпадения меток, точно так же, как при регулировке клапанов с помощью щупа.
3. Возьмите рейку и зафиксируйте ее на головке блока цилиндров (крепление осуществляется к шпилькам корпуса «постели») распредвала. Есть небольшой нюанс: не нужно вкручивать полностью все 3 гайки крепления рейки, иначе она будет болтаться. Прежде всего заверните крайние метизы, далее начинайте откручивать средний болт, пока рейка не станет неподвижной.
4. Возьмите стрелочный индикатор и закрепите его на рейке, а лапку прибора поставьте на край кулачка клапана.
5. Захватом, входящим в комплект, уцепите кулачок и потяните его вверх: стрелка индикатора должна пройти 52 деления (при температуре воздуха +20 градусов). Если это не так, то нужно регулировать клапан одним из двух вышеописанных способов.

Что делать, если стучат клапаны в двигателе

Самый легкий и быстрый путь – отдать на ремонт профессионалам. Однако не все могут себе позволить оплату их услуг. Поэтому приходится разбираться и решать вопрос самостоятельно. Бывают автомобилисты, которым интересно ремонтировать машину своими руками. Также встречаются люди, накапливающие опыт самостоятельного ремонта для каких-то целей.

Если стук клапанов – проблема вашего авто, и вам предстоит самостоятельный ремонт, будьте готовы серьезно потрудиться. Серьезно и внимательно, ведь стоит ошибиться – и звук станет лишь сильнее. Поэтому не рекомендуется устранять стук клапанов начинающему автомобилисту. Большое значение в данном виде ремонта имеет последовательность действий. В первую очередь рекомендуется изучить руководство по ремонту для конкретной марки авто. Далее нужно поступать по алгоритму:

1. Сливается моторное масло.
2. Откручивается заглушка головки блока цилиндров. Это освободит путь к клапанам.
3. Распределительный вал нужно прокрутить до совпадения метки на шкиве и на установке.
4. На ощупь определить зазор между стержнями и клапанами. Размер зазора можно изменять при помощи регулировочной шайбы.
5. В зависимости от конкретной модели автомобиля нужно прокрутить шайбу на нужное число оборотов.
6. Собрать всё в обратной последовательности и затем проверить, ушел ли стук клапанов.

Каждая модель автомобиля имеет свои особенности эксплуатации. Но усредненно каждые 25 тысяч километров нужно регулировать зазоры клапанов. Количество клапанов напрямую влияет на уровень шума при их стуке. Чем больше клапанов, тем сильнее будет шум в случае неисправности. Существует инженерное решение проблемы – на некоторых автомобилях применяются гидравлические толкатели, позволяющие точно удерживать клапанные зазоры.

Клапаны ГРМ нуждаются в профилактическом обслуживании. Оно заключается в периодической очистке их поверхности от образовавшегося нагара. Нагар может достигать толщины, затрудняющей нормальную работу клапанов. Поэтому не нужно забывать об их периодической чистке и притирке. Тщательное выполнение профилактических работ позволит продлить ресурс двигателя и даже немного сократить расход топлива.

Если самостоятельная регулировка клапанов не дала положительного результата, то лучше обратиться на профессиональные СТО. Установка зазора своими руками в этом случае вряд ли возможна. Иногда причиной стука клапанов являются совсем другие неисправности. Но возможен и вариант неправильной настройки клапанных зазоров.

Устройство газораспределительного механизма

В современных моторах газораспределительный механизм располагается в двигателя. В его состав входят следующие основные элементы:

1. Распределительный вал. Это сложная по конструкции деталь, которая изготавливается из прочной стали или чугуна с высокой точностью обработки. В зависимости от конструкции ГРМ распредвал может устанавливаться в головке блока цилиндров или в картере двигателя (такая компоновка сейчас не применяется). Это основная деталь, которая отвечает за последовательное открытие и закрытие клапанов.
   На валу имеются опорные шейки и кулачки, которые и толкают стержень клапана или коромысло. Форма кулачка имеет строго определенную геометрию, поскольку от этого зависит длительность и степень открытия клапана. Также кулачки выполнены разнонаправленными, чтобы обеспечивать попеременную работу цилиндров.
2. Привод. Крутящий момент от коленчатого вала передается через привод на распределительный вал. Привод бывает разным в зависимости от конструктивного решения. Шестерня коленвала в два раза меньше шестерни распредвала. Таким образом, коленчатый вал вращается в два раза быстрее. В зависимости от типа привода в его состав входят:
   цепь или ремень;
3. шестерни валов;
4. натяжитель (натяжной ролик);
5. успокоитель и башмак.
6. Впускные и выпускные клапаны. Они расположены в головке блока цилиндров и представляют собой стержни с плоской головкой на одном конце, которая называется тарелкой. Впускные и выпускные клапаны отличаются по конструкции. Впускной изготавливается цельной деталью. Также он имеет больший диаметр тарелки для обеспечения лучшего наполнения цилиндра свежим зарядом. Выпускной часто изготавливают из жаропрочной стали и с полым стержнем для лучшего охлаждения, так как в работе он подвергается более высоким температурам. Внутри полости находится натриевый наполнитель, который легко плавится и отводит часть тепла от тарелки к стержню.
   На тарелках клапанов сделаны специальные фаски, которые обеспечивают более плотное прилегание к отверстиям в головке блока цилиндров. Это место называется седлом. Кроме самих клапанов, в механизме предусмотрены дополнительные элементы, обеспечивающие его правильную работу:

• Пружины. Возвращают клапаны в исходное положение после нажатия.

Маслосъемные колпачки. Представляют собой специальные уплотнители, которые не допускают попадания масла в камеру сгорания по стержню клапана.

Выпускной клапан двигателя

Выпускной клапан — элемент ГРМ, при открытии которого происходит удаление (выпуск) отработавших газов из камеры сгорания двигателя. Выпуск газов происходит тогда, когда поршень в цилиндре двигателя направляется от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ). В процессе работы двигателя выпускные клапаны подвергаются значительным термическим нагрузкам, так как постоянно контактируют с раскаленными отработавшими газами. Головка клапана при работе ДВС может разогреваться в пределах 600-800 градусов.

После окончания такта впуска и сжатия главным требованием в момент возгорания топлива в камере сгорания является максимальная герметичность. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Когда поршень принял на себя энергию расширяющихся газов после возгорания топливно-воздушной смеси, из камеры сгорания необходимо удалить эти отработавшие газы. Герметизация камеры на данном этапе уже не нужна. За удаление выхлопных газов в конструкции газораспределительного механизма отвечает выпускной тарельчатый клапан, который размещен в головке блока цилиндров (ГБЦ).

На такте впуска создается разряжение, а на такте выпуска в рабочей камере сгорания двигателя образуется повышенное давление. После сгорания смеси топлива и воздуха отработавшие газы покидают камеру сгорания через открывающийся в нужный момент выпускной клапан. Сила давления позволяет газам с легкостью выйти из рабочей камеры. Этим объясняется меньший размер тарелки выпускного клапана сравнительно с тарелкой впускного клапана. На такте впуска разрежение по своей силе меньше давления на выпуске. Выхлопные газы практически выталкиваются наружу через открытый выпускной клапан.

Эффективная герметизация камеры сгорания стала возможна благодаря использованию тарельчатых клапанов в конструкции ГРМ современных ДВС. Устройство клапана простое, элемент имеет тарелку и стержень. Фаска плавно переходит в стержень, что делает клапан достаточно прочным. Коническая форма перехода заметно снижает сопротивление выхлопных газов при выходе из камеры, а также дополнительно улучшает герметизацию.

Открытие выпускного клапана происходит благодаря полученному усилию от кулачка распределительного вала. Стержень (шток) клапана находится в направляющей втулке клапана, которая запрессована в ГБЦ. Кулачок распредвала нажимает прямо на шток клапана или на рокера, от которого усилие передается на стержень. В ГБЦ также размещено седло клапана. Седло клапана представляет собой углубление, которое по своей форме соответствует верхней части тарелки клапана. Тарелка клапана и седло клапана с филигранной точностью прижимаются друг к другу. Данное решение позволяет обеспечить максимальную герметичность в тот момент, когда закрыты впускной и выпускной клапаны. Главной задачей становится исключить прорыв газов из камеры сгорания.

На верхней части стержня клапана выполнена специальная выточка. Указанная выточка является местом установки «сухаря». Данный «сухарь» представляет собой коническое кольцо, которое разрезано на две равных части. Решение необходимо для крепления тарелки пружины клапана. Если открытие клапана осуществляется за счет «толчка» от кулачка распредвала, то закрытие клапана реализовано посредством усилия пружины клапана. Указанная пружина закрывает клапан, плотно прижимая тарелку к седлу. Дополнительно имеется механизм, который осуществляет проворачивание клапана. Это необходимо для равномерного износа клапана и очистки клапана от нагара.

Выпускной клапан работает в крайне сложных условиях. Отработавшие газы вызывают сильную коррозию выпускных клапанов. Если топливо сгорает в камере не полностью, тогда это может привести к прогару клапана. Регулировка клапанного механизма является важной процедурой в процессе эксплуатации ДВС. Раннее закрытие выпускного клапана может привести к быстрому его прогару.

В процессе эксплуатации любого ДВС тарелка клапана и седло покрываются нагаром. Избежать нагара на клапанах практически не представляется возможным. Наличие нагара вызывает постоянный перегрев выпускного клапана. Рано или поздно опорная поверхность клапана начинает выгорать, что приводит к потере герметичности в камере сгорания. Результатом становится прогрессирующая потеря мощности ДВС, затрудненный пуск и т.д.

Появившиеся от перегрева микротрещины на тарелке клапана постепенно увеличиваются, так как раскаленные газы под давлением начинают прорываться наружу из камеры сгорания. Головка клапана в таких условиях деформируется и далее разрушается. Выход клапана из строя фактически означает полную потерю цилиндром двигателя своей функциональности. После замены обязательно требуется притирка клапана к седлу для максимально точного прилегания. Игнорирование процедуры или некачественное выполнение притирки клапанов приведет к быстрому выходу нового клапана из строя.

Вполне очевидно, что перегрев является серьезной проблемой выпускных клапанов. Для изготовления выпускного клапана используется особая хромоникельмолибденовая сталь. Основой является никель, который повышает устойчивость выпускного клапана к механическому разрушению. Сталь для изготовления клапанов отличается высокой жаропрочностью.

Следующим шагом по снижению термонагруженности выпускного клапана становится его конструкция, которая отличается от устройства впускных клапанов.

Стержень выпускного клапана полый, полость заполнена металлическим натрием. Натрий расплавляется и перетекает внутри стержня клапана, что позволяет улучшить теплообмен и равномерно распределить нагрев.

Читайте также: Что такое инжектор в автомобиле

Выпускной клапан также может иметь дополнительную защиту, которая способна значительно продлить срок службы элемента. Единственным недостатком можно считать конечное удорожание производства детали.

Среди наиболее распространенных способов защиты отмечены:

• лазерное легирование;
• метод плазменно-порошковой наплавки;
• наплавка токами высокой частоты;

Плазменно-порошковая наплавка считается одним из наиболее экономически и практически оправданных решений. Для такой наплавки используют различные металлические порошки, в основе которых лежит кобальт или никель. Технологии нанесения покрытия разные, но главной задачей каждого из указанных способов становится наплавление тонкого слоя защиты на поверхность клапана для повышения износостойкости, устойчивости к появлению коррозионных процессов и механическому разрушению.

Порядок выполнения работ

Теперь последовательность действий:

1. ВАЗ 2114 устанавливаем на ровную площадку, двигатель должен полностью остынуть, чтобы при замерах не было погрешности из-за расширения металла;
2. Снимаем клапанную крышку, а также боковую крышку, под которой находится ремень привода ГРМ. Поверхность под крышкой нужно вытереть от масла. Также следует внимательно осмотреть вал ГРМ на наличие задиров, раковин и следов значительного износа. Если таковые имеются, придется вал заменить;
3. Выкручиваем свечи, чтобы в дальнейшем прокручивать коленчатый вал было значительно легче.
4. Совмещаем метку на приводной шестерне распределительного вала с выступом на головке блока, то есть устанавливаем ВМТ на первом цилиндре. Сделать это можно при помощи ключа, которым вращаем коленчатый вал за болт крепления шкива. Но некоторые автолюбители поступают несколько по иному – выдомкрачивают слева переднее колесо, включают 4 передачу. Затем попросту вращают колесо, а поскольку передача включена, то это вращение через трансмиссию будет передаваться на двигатель;
5. После совмещения меток на шестерне распредвала строго напротив имеющейся метки делаем еще одну мелком. Это несколько упростит в дальнейшем работы.
6. Щупом замеряем зазоры на 1 и 3 клапанах (считать нужно от шестерни распредвала. 1-й является выпускным, а 3-й – впускным);
7. Зазор на 1 клапане должен составлять 0,35 мм, но допускается погрешность. То есть, берем щуп толщиной 0,35 мм и вставляем его между кулачком вала и регулировочной шайбой. Если щуп ходит с небольшим усилием, то зазор в норме, а вот если щуп не входит или очень свободно, то требуется регулировка. Такую проверку делаем и на 3 клапане, но зазор на нем должен быть 0,2 мм.
8. Регулировка клапанов же проводится так: закрепляем устройство для отжатия клапанов на шпильки крепления крышки. У этого устройства имеется изогнутый рычаг, который мы помещаем между кулачком и шайбой. Ручкой устройства надавливаем на этот рычаг, в результате чего он нажмет на толкатель. В комплекте этого устройства идет специальный фиксатор, который мы помещаем между распредвалом и толкателем. После отпускания ручки фиксатор будет удерживать клапан в выжатом состоянии, при этом шайба будет не зажатой и ее можно извлечь пинцетом.
9. Разберем на примере, какую шайбу нужно установить будет, чтобы зазор был правильным. К примеру, при проверке на выпускном клапане установили, что он составляет не 0,35 мм, а 0,42 мм, то есть он увеличен на 0,07 мм. Далее извлекаем шайбу, которая была установлена. На ней должна быть нанесена метка, указывающая ее толщину (к примеру, 3,65 мм), если такой метки нет, то придется измерять толщину микрометром. Теперь к толщине шайбы мы добавляем значение, на которое зазор увеличен, в нашем случае – 0,07 мм, в итоге получаем значение толщины шайбы для установки – 3,65+0,07 = 3,72 мм. Но поскольку шайбы с такой толщиной нет в комплекте, то устанавливаем новую шайбу с толщиной, максимально приближенной к полученному значению, то есть 3,7 мм. Именно для этого и допускается погрешность на 0,05 мм.
10. Устанавливаем необходимую по толщине шайбу на место меткой с размером вниз (к толкателю). Далее рычагом устройства снова нажимаем на клапан и вытаскиваем фиксатор. На этом регулировка завершена.
11. Далее производится регулировка остальных клапанов, но для этого нужно знать порядок. После проверки 1 и 3 клапанов, проворачиваем распредвал на пол-оборота (для удобства установки мы заранее нанесли метку на шестерне) и проверяем 2 (впускной) и 5 (выпускной) клапана. Затем еще проворачиваем на пол-оборота и регулируем 6 (впускной) и 8 (выпускной). Для проверки 4 (впускного) и 7 (выпускного) клапанов еще нужно раз провернуть распредвал на пол-оборота.

Источник https://priorik.ru/klapan-dvigatelya-naznachenie-ustrojstvo-konstruktsiya/

Источник https://grandfart.ru/motor/klapan-cilindra.html

Источник https://avto-layn.ru/obuchenie/klapana-v-dvigatele.html