Перекрытие клапанов

Перекрытие клапанов. Что это такое, как выставить?

У меня на сайте большое количество полезного материала касательно системы ГРМ двигателя, начиная от ремня или цепи ГРМ, заканчивая — зачем нужно регулировать клапана. Статьи действительно полезные почитайте. НО недавно мне задали такой вопрос – а что такое перекрытие клапанов? Как оно регулируется и можно ли самому как-то все это выставить? Как я считаю очень интересная тема. Как обычно будет текстовая версия + видео в конце (для тех, кто не хочет читать) …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

• Что такое перекрытие клапанов?
• Баланс фаз газораспределения
• Цикл ОТТО – МИЛЛЕРА
• А что же с нашими ВАЗ?
• ВИДЕО ВЕРСИЯ

Про перекрытие клапанов я говорил много, хотя вот в этой статье и видео про фазорегуляторы. Да и по сути это понятие очень простое.

Что такое перекрытие клапанов?

Это процесс, когда оба клапана открыты, на очень короткий промежуток времени. Впускной открывается раньше, а выпускной закрывается позже. Обычно такое происходит, когда поршень находится в ВМТ (верхней мертвой точке).

В основном это делается для того чтобы цилиндры двигателя лучше наполнялись на средних и высоких оборотах (на низких этот эффект не так сильно выражен). Когда обороты высокие тогда и поток воздушно топливной смеси намного больше, его как-то нужно запихнуть в цилиндры, но и отводить отработанные газы нужно также быстрее.

Для этого и сделано перекрытие — когда отработанные газы выходят в выпускной коллектор (то есть выпускные клапана открыты), создается сильное разряжение в цилиндрах, ближе к верхней мертвой точке (ВМТ) начинает немного приоткрываться впускной клапан. Разряжение, которое есть в цилиндрах, начинает «засасывать» свежую воздушно-топливную смесь. Таким образом, наполнение происходит намного лучше, то есть воздушно-топливной смеси в двигатель поступает больше, что лучше сказывается на мощности.

Баланс фаз газораспределения

Сейчас многие могут сказать — ну круто, нужно дольше делать перекрытие клапанов. Почему короткий промежуток? Ведь продувка лучше, наполняемость больше, мощность растет.

Но не все так просто. Если взять рядовые автомобили, со старыми технологиями, где нет фазорегуляторов, то здесь делают усредненные значения – как для высоких, так и для низких оборотов.

Смотрите в чем смысл:

Если сделать большое перекрытие клапанов. То есть впускные клапана будут открываться намного больше и раньше, как собственно и выпускные. То на низких оборотах такой двигатель будет работать нестабильно или даже вообще будет глохнуть. НО почему? Да все просто — отработанные газы смогут выходить во впуск и там смешиваться с новой топливной смесью, обедняя ее, ведь большого потока нет! Таким образом работать мотор на низах будет хуже. Однако на высоких оборотах продувка будет действительно лучше.

Однако если у вас есть фазовращатели, либо один (обычно на впуске), либо два (впуск и выпуск). Тогда вы можете менять фазы исходя из ваших потребностей.

Простыми словами:

• Когда обороты низкие. То перекрытие вообще нет, либо оно минимально, ибо нет потребности — переваривать большое количество воздушно-топливной смеси
• Когда обороты средние или тем более высокие. Тогда «фазовращатели» могут менять угол, делая фазы больше, и перекрытие также больше. Тогда продувка и наполняемость будут лучше.

Как видите все очень просто.

Сейчас современные иномарки идут как минимум с одной фазокрутилкой (на впуске). Этот мотор при высоких оборотах получается мощнее и зачастую экономичнее.

Цикл ОТТО – МИЛЛЕРА

Сейчас мои внимательные читатели могут сказать – да фазовращатели, нужно только для того чтобы менять циклы ОТТО и МИЛЛЕРА (на высоких оборотах и на низких).

Однако не совсем это так. Действительно «ФАЗИКИ» регулируют различные циклы сейчас это нормально, почти на всех современных моторах. Когда на низких оборотах идет цикл МИЛЛЕРА, а на высоких цикл ОТТО (пройдите сверху по ссылке и почитайте статью, а также посмотрите видео – все станет понятно)

Но и для перекрытия клапанов «ВРАЩАТЕЛИ» это просто необходимая вещь, причем автоматическая, которая работает очень хорошо.

А что же с нашими ВАЗ?

Как я уже писал сверху, старые моторы (и ВАЗ тут не исключение), имели просто обычную звездочку, на которую одевалась либо цепь, либо ремень ГРМ. Сейчас речь не про новые, а именно про старые.

Как вы догадываетесь, у них были усредненные значения фаз (ну и соответственно перекрытия).

Заводским методом фазы практически никак не настраивались, я сейчас молчу о регулировки клапанов. Также здесь не будет затрагивать спортивные распределительные валы (это уже немного другая тема).

Однако наши умельцы, в гараж и различных тюнинг ателье, ставили так называемые «разрезные шестерни распредвалов». Что это такое? Это шестерня, которая стоит как бы из двух частей: Внутренней части – соединена с распределительным валом.

Внешней части — которая соединяется с цепью – ремнем ГРМ.

Друг с другом они стягиваются болтами, отверстия для этих болтов имеют небольшой ход. То есть эти части могут немного вращаться (на небольшой угол) относительно друг друга. Таким образом можно было изменять угол и методом подбора установить нужную мощность, расход и работу мотора.

НО это скорее исключение из правил, и сейчас современные моторы скажем, на ЛАДА ВЕСТА уже имеют фазовращатели (так что с правильным перекрытием клапанов нет проблем).

Сейчас смотрим видео версию

На этом заканчиваю, думаю, мои материалы были вам полезны. Подписывайтесь на канал, читайте наш АВТОСАЙТ

(7 голосов, средний: 3,29 из 5)

Похожие новости

Расточка блока цилиндров. Зачем нужно двигателю и можно ли сдела.

Крутить или не крутить двигатель до отсечки? Нужно ли это делать

Турбина дизельного двигателя. Масло, работа и ресурс

Добавить комментарий Отменить ответ

ТОП статей за месяц

Скоро праздники, а это значит — большая часть нашей страны будет употреблять алкоголь. Легкий: —…

Напряжение аккумулятора транспортного средства, как и его емкость – самые важные показатели этого автомобильного узла,…

Меня часто спрашивают о выхлопе автомобиля. Зачастую новичкам, да и водителем со стажем не нравится,…

3.2. Клапанный механизм

Клапанный механизм включает в себя следующие детали: клапаны, направляющие втулки, седла клапанов, возвратные пружины, опорные тарелки, сухари, механизм вращения клапана (двигатель ЗИЛ-508.10).

Клапаны предназначены для герметизации цилиндра при тактах сжатия и рабочего хода и соединения его с трубопроводами впускной или выпускной системы при тактах впуска или выпуска в процессе газообмена.

Условия работы клапанов:

• большие динамические нагрузки;
• высокие скорости перемещения;
• неравномерный нагрев отдельных участков;
• повышенная коррозионно-активная среда.

Клапаны изготовляются из легированных сталей с высоким содержанием хрома и никеля.

Клапан состоит из головки (или тарелки) и стержня. Различают клапаны с плоской, выпуклой и тюльпанообразной головками. Головки обычно имеют небольшой (около 2 мм) цилиндрический поясок и уплотнительную фаску, снятую под углом 45 и 30° Уплотнительные фаски клапанов шлифуют и притирают к седлам, а стержни подвергают термообработке, шлифовке, полировке и покрывают хромом. Торцы стержней (3—5 мм) закаливают. На концах стержней имеются цилиндрические, конусные или фасонные проточки для крепления клапанных пружин.

Чтобы уменьшить напряженность выпускных клапанов, возникающую вследствие высоких температур, в ряде двигателей применяют натриевое охлаждение. С этой целью клапан выполняют полым с утолщенным стержнем и примерно на 2/3 полости заполняют металлическим натрием, температура плавления которого составляет около 97 К. В рабочем состоянии расплавленный натрий, перемещаясь внутри полости при возвратно-поступательном движении клапана, увеличивает интенсивность отвода теплоты от горячей головки к более холодному стержню и далее к направляющей втулке.

Направляющие втулки обеспечивают строго перпендикулярное относительно седла перемещение клапанов. Материалом для изготовления направляющих втулок служат в основном перлитный чугун и металлокерамика, представляющая собой смесь из порошков железа, меди и графита, которые подвергаются прессованию, спеканию в печи и пропитыванию маслом. От возможного просачивания в цилиндры масла, стекающего по стержням впускных клапанов, последние снабжаются самоподжимными манжетами.

Клапанные пружины обеспечивают плотное прилегание клапанов к седлам и своевременное их закрытие после завершения действия кулачков распределительного вала. Характеристику (жесткость) клапанных пружин подбирают из условий сохранения кинематической связи между деталями механизма газораспределения. Клапанные пружины изготовляются из стальной проволоки диаметром 4—6 мм, легированной марганцем и хромом.

Пружины нижнеклапанных механизмов обычно имеют 8—10 витков, верхнеклапанных механизмов — 6—8 витков. Два крайних витка являются опорными. Их размещают вплотную к соседним виткам и прошлифовывают, создавая сплошную кольцевую поверхность, перпендикулярную оси пружины. Нижним концом пружина опирается на головку блока цилиндров через специальную опорную тарелку, а верхним концом соединяется двумя сухарями с клапаном через верхнюю тарелку. Для этой цели сухари на внутренней поверхности имеют выступы, которые входят в проточку клапана, а гладкая наружная поверхность сухарей выполнена в виде усеченного конуса.

Два сухаря установленные на клапан, образуют опорную коническую поверхность, которая сопрягается с опорной поверхностью проточки в верхней тарелке, и это соединение удерживается в замкнутом состоянии за счет предварительного сжатия пружины. Чтобы устранить возможность возникновения опасного для прочности пружин резонанса, на клапаны ставят по две пружины с навивкой витков в противоположные стороны или делают пружины с переменным шагом навивки.

Седла клапанов. Наиболее важным сопряжением, определяющим долговечность механизма газораспределения, является сопряжение седло—клапан, так как оно подвержено ударным нагрузкам при посадке клапана и значительным термическим перегрузкам. Седло клапана, с которым соприкасается уплотнительная фаска клапана, обрабатывают инструментом с углами заточки 15, 45 и 75° таким образом, чтобы уплотнительный поясок седла имел угол 45° и ширину около 2 мм. По своим размерам поясок должен подходить ближе к меньшему основанию конусной фаски клапана. Фаска клапана имеет меньший угол и соприкасается с седлом только узким пояском у своего большого основания, что обеспечивает хорошее уплотнение клапанного отверстия. Вставные седла изготовляются в виде отдельных колец из специального чугуна, легированной стали или металлокерамики.

Механизм вращения клапана. Для поддержания в рабочем состоянии контактных поверхностей уплотнительных фасок выпускных клапанов иногда применяют специальные устройства, позволяющие принудительно поворачивать клапаны в процессе работы.

Механизм вращения клапана (двигатель ЗИЛ-508.10) (рис. 27) состоит из неподвижного корпуса, в наклонных канавках которого расположены пять шариков с возвратными пружинами, дисковой пружины и опорной шайбы с замочным кольцом. Механизм вращения клапана устанавливается в расточке, сделанной в головке блока цилиндров под опорной шайбой клапанной пружины. При закрытом клапане давление на дисковую пружину невелико, и она вогнута наружным краем вверх, а внутренним краем опирается в заплечик корпуса. Шарики отжаты пружинами в исходное положение. В момент открытия клапана усилие со стороны клапанной пружины возрастает, под действием чего дисковая пружина, выпрямляясь, передает усилие на шарики и вызывает их перемещение в углубление. Когда клапан закрывается, сила, действующая на дисковую пружину, уменьшается, и она, выгибаясь, освобождает шарики. Шарики под действием возвратных пружин перемещаются в исходное положение, что приводит к повороту клапана на некоторый угол (клапаны совершают 20—40 оборотов в минуту).

Рис. 27.
Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-508.10 с механизмом вращения:
а — выпускной клапан и механизм вращения; б, в, г — начальное, рабочее и конечное положения механизма вращения соответственно; 1 — выпускной клапан; 2 — корпус механизма вращения; 3 — шарик; 4 — опорная шайба; 5 — замковое кольцо; 6 — пружина клапана; 7 — тарелка пружины; 8 — сухарь; 9 — дисковая пружина; 10 — возвратная пружина; 11 — натриевый наполнитель; 12 — направляющая втулка; 13 — седло клапана; 14 — жаростойкая наплавка; 15 — заглушка; 16 — головка блока цилиндров

В некоторых двигателях применяют менее эффективное, но более простое устройство, основанное на использовании способа крепления клапанной пружины на стержне клапана. Крепление пружины на клапане состоит из опорной тарелки, втулки и двух сухарей. Контакт между опорной тарелкой и втулкой имеет место только на небольшой торцевой поверхности втулки, поэтому во время работы двигателя под действием вибрации узла клапан—пружина скручивание пружины при подъеме клапана обеспечивает его проворачивание.

Тепловой зазор. В процессе работы двигателя клапаны и детали привода клапана нагреваются, длина их увеличивается. В результате между седлом и головкой клапана при тактах сжатия и расширения может образовываться зазор, что ведет к обгоранию фасок клапана и седла, их эрозионному изнашиванию и в конечном итоге к ухудшению герметичности цилиндра, а следовательно, и резкому снижению технико-экономических показателей двигателя.

Для предотвращения этих явлений кинематическую цепь привода клапана при его закрытом состоянии размыкают, т. е. устанавливают зазор между торцом клапана и деталью привода, воздействующей на клапан (коромыслом или толкателем). В среднем тепловые зазоры в зависимости от типа двигателя составляют 0,15—0,30 мм для впускного клапана и 0,15—0,35 мм для выпускного.

выпускной клапан

EdwART. Словарь автомобильного жаргона , 2009

• вынужденная остановка
• выпустить пар

Смотреть что такое «выпускной клапан» в других словарях:

ВЫПУСКНОЙ КЛАПАН — см. Выхлопной клапан. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

выпускной клапан — Клапан, через который излишние или отработанные газы выпускаются в атмосферу или в СВАГ. [ГОСТ Р 52423 2005] Тематики ингаляц. анестезия, искусств. вентиляц. легких EN exhaust valve DE Abgasventil FR valve d’évacuation … Справочник технического переводчика

выпускной клапан — išmetimo vožtuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. exhaust valve vok. Auslaßventil, n; Auspuffungsklappe, f rus. выпускной клапан, m; клапан выхода, m pranc. soupape d’échappement, f; soupape de décharge, f … Fizikos terminų žodynas

выпускной клапан — išmetimo vožtuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. exhaust valve; outlet valve vok. Auslaßventil, n; Stellventil, n rus. выпускной клапан, m pranc. soupape d échappement, f; soupape de sortie, f … Automatikos terminų žodynas

выпускной клапан — išleidimo vožtuvas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Vožtuvas, pro kurį išleidžiama darbinė medžiaga, pvz., garo katilų prapūtimo linijos vožtuvas. atitikmenys: angl. exhaust valve vok. Auslassklappe, f; Auspuffventil, n rus. выпускной… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

выпускной клапан кабины самолета (вертолета) — выпускной клапан Клапан, осуществляющий в составе системы автоматического регулирования давления регулирование давления в кабине (отсеке) самолета (вертолета) путем изменения проходного сечения, сообщающего кабину с атмосферой. [ГОСТ 22607 77]… … Справочник технического переводчика

воздушный выпускной клапан — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN air evacuation valveair release valve … Справочник технического переводчика

клапан на линии продувки — выпускной клапан Клапан на линии вывода теплоносителя ядерного реактора. [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы выпускной клапан EN letdown valve … Справочник технического переводчика

клапан выхода — išmetimo vožtuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. exhaust valve vok. Auslaßventil, n; Auspuffungsklappe, f rus. выпускной клапан, m; клапан выхода, m pranc. soupape d’échappement, f; soupape de décharge, f … Fizikos terminų žodynas

КЛАПАН ВЫПУСКНОЙ (отпускной) — прибор для отпуска вручную автоматического тормоза отдельной тормозной единицы (напр. вагона). Отверстия в рукоятке К. в. служат для укрепления цепочек, выводимых на обе стороны вагона. Для приведения в действие К. в. достаточно потянуть одну из… … Технический железнодорожный словарь

Что такое выпускной клапан двигателя

Причины сгорания выпускных клапанов

Причины сгорания клапанов

Есть много различных способов испортить клапан. И большинство из них, такие как растрескивание, деформирование, отслаивание и образование каверн, связаны с нагреванием. Когда о выпускных клапанах говорят, что они сгорели, это не означает буквальное сгорание. Так говорят о повреждении и потере способности герметично закрывать выпускное отверстие, вызванных перегревом клапана. Частые повреждения турбины связанные с попаданием в ротор осколков клапана. В таком сложном и непростом устройстве, как двигатель, этот вид локального перегрева может произойти по целому ряду причин.

Теплоотдача и повреждение

Клапана, и в особенности выпускные, сильно нагреваются. Больше всего они нагреваются в открытом состоянии, когда сжатые и разогретые до тысячи градусов газы обтекают их. Примерно 75% этого тепла получает головка блока через седло клапана, когда последний находится в закрытом состоянии.

Избыточный нагрев в клапане может повредить кристаллическую решетку, вызвав трещины размером от микроскопических до визуальных. На самом мельчайшем уровне вы получите образование раковин и эрозию, за которыми последуют отслаивание кусков металла и видимые трещины в клапанах. Такие повреждения вызывают часто целый каскад неисправностей, потому что клапан или его седло теряют гладкость поверхности и способность к теплопередаче.

Время и износ

Выпускные клапана подвергаются износу, как и все остальные части двигателя. Хотя они изготовлены из очень твердого материала, им приходится испытывать постоянные циклы экстремального нагревания и остывания, и при этом они молотят безостановочно по своему седлу. Циклическое нагревание и остывание, в конце концов, отжигает металл, смягчая и позволяя его частичкам освободиться.

В сочетании с едкими химикатами и нагревом в выхлопном коллекторе эти циклы приведут со временем к появлению раковин, подобных тем, что можно найти на любом клапане, побывавшем в эксплуатации. Восстановить гладкую поверхность клапана и седла и вернуть герметичность при закрывании можно с помощью полировки и притирания.

Бедная топливная смесь

Ваш двигатель может сжигать немного больше топлива, чем он должен на самом деле. Средний двигатель работает при топливной смеси, состоящей примерно из 14 частей воздуха и 1 части топлива. Но такого большого количества топлива обычно не требуется для нормальной работы. Инженеры рассчитывают двигатели для такого расхода топлива по нескольким причинам. Первая из них заключается в том, что чем больше топлива попадет в камеру сгорания, тем плотнее будет топливная смесь и ровнее произойдет воспламенение, а также уменьшится опасность пропуска в работе цилиндров. Вторая причина связана с охлаждением, потому что при сгорании меньшего количества топлива образуется больше тепла.

Двигатель, отрегулированный на потребление не очень сильно обогащенной смеси, сэкономит топливо, но при этом превратится в лужу жидкого алюминия, сведя на нет деньги, сэкономленные на заправке. Слабо обогащенная смесь может получиться из-за неправильной работы инжектора, низкого давления топлива, плохой настройки карбюратора или слишком большой мощности турбокомпрессора или нагнетателя.

Короткие выхлопные трубы

Существует много легенд от знатоков техники, и некоторые из них имеют подтверждение в реальной жизни. Если верить бородатым старикам с сигарами, то при эксплуатации автомобиля без выхлопного коллектора (только с выпускными патрубками) воздух будет поступать обратно в двигатель, заставляя его работать на бедной смеси и сжигать выпускные клапана. Это и верно, и неверно в одно и то же время. Воздух возвращается в двигатель из-за обратного давления, которое возникает, когда волна давления доходит до конца трубы и возвращается обратно к двигателю.

Выхлопные устройства, использующие отдельные отводы и общий коллектор, специально устроены для предотвращения втягивания обратно в цилиндр газов из соседних цилиндров. Поэтому такой сценарий маловероятен в этом случае. Если смотреть с другой стороны, при использовании чугунного коллектора цельного типа возможно обратное всасывание газов при определенных оборотах двигателя. Дело в том, что в таких коллекторах волны давления создаются непосредственно у головки цилиндров. Поэтому вероятность сжечь клапана больше в случае с цельным коллектором или, что еще хуже, вовсе без коллектора, чем с короткими выхлопными патрубками (так называемыми «open headers»).

Узкие клапанные седла

Энтузиасты форсирования часто при переборке двигателя применяют расточку клапанных седел на несколько углов (3 или 5). Клапанная поверхность с единственным плоским углом вынуждает воздух совершать достаточно резкие повороты при входе в цилиндр. Возникающее при этом уменьшение потока является результатом обычно низких оборотов двигателя и низкого подъема клапана, когда воздух должен пробиваться через эти зоны низкого и высокого давления перед входом в цилиндр.

Расточка клапана на три угла состоит из обтачивания седла клапана для получения более округлого канала, который будет увеличивать мощность, прежде всего, при низких оборотах. А расточка на несколько углов сокращает площадь контакта между клапаном и седлом, уменьшая способность клапана к передаче тепла. Такая расточка не совсем обязательно предотвратит сгорание клапана как такое, но существенно уменьшит вероятность ошибки там, где это связано с нагреванием.

Износ клапана и клапанный зазор

Здесь то, о чем люди думают меньше всего. Износ клапана является не столько повреждением самого клапана, сколько клапанного седла. С течением времени клапанные седла вашего двигателя или износятся, или будут впечатаны в головку цилиндра. Когда это произойдет, клапан будет садиться в головку плотнее и полностью закрывать отверстие. В целом это хорошо, за исключением того, что верхняя часть клапана, находящаяся в постоянном контакте с кулачками распределительного вала, будет со временем ближе к валу в закрытом состоянии.

Рано или поздно клапан окончательно заклинит против коромысла или толкателя, которые заставят его остаться открытым вместо закрытия и передачи своего тепла головке цилиндров. Это только некоторые причины, почему периодическая регулировка зазоров клапанов так важна для двигателей с жесткими толкателями клапанов, которые более предрасположены к таким поломкам, чем двигатели с гидравлическими толкателями или регуляторами зазоров.