Как определить впускной клапан от выпускного клапана

Конструкция клапанов двигателя

Механизм привода клапанов – это часть более крупного газораспределительного механизма (ГРМ). По конструкции ГРМ может быть с верхним или с нижним расположением клапанов. В современных двигателях чаще применяется первая схема.

Посредством клапана в цилиндр напрямую подается топливовоздушная смесь в точной дозировке. Также может осуществляться подача просто воздуха. Выпуск отработавших газов из цилиндра происходит аналогично при помощи клапана. Поэтому четырехтактный двигатель внутреннего сгорания должен иметь на каждый цилиндр минимум два клапана, чтобы реализовывался принцип его работы.

По прямому назначению клапаны можно поделить на два вида:

• впускной клапан;
• выпускной клапан.

Частью клапана является его тарелка. Конструкция современных двигателей такова, что клапаны расположены в головке блока цилиндров (сокращенно ГБЦ). Место контакта клапана и ГБЦ называется седлом клапана. Седло изготавливают из стали или чугуна и запрессовывают в ГБЦ.

Чтобы цилиндр наполнялся топливно-воздушной смесью или воздухом максимально эффективно, тарелка впускного клапана должна превышать тарелку выпускного по диаметру. Это главное отличие между впускными и выпускными клапанами. Благодаря большему диаметру тарелки впускной клапан наполняет цилиндр воздухом или топливной смесью более качественно.

Однако есть причины для увеличения диаметра тарелки и выпускного клапана. К примеру, это улучшает очистку цилиндров от продуктов горения. Однако нельзя увеличивать диаметры тарелок обоих клапанов до бесконечности – они должны поместиться в геометрические размеры камеры сгорания, расположенной в головке блока цилиндров.

Во время работы клапаны мотора подвергаются большим нагрузкам как по механическим параметрам, так и по температуре. По этой причине изготавливают их из специальных сплавов, способных противостоять высокой температуре и механическому разрушению. Особо усиливают кромку тарелки, да и ей самой придают дополнительную механическую прочность при помощи напыления из керамики. Впускной клапан имеет обычно стержень из цельного куска металла, а вот стержень выпускного содержит внутри полость с натрием. Это обеспечивает ему повышенную теплопроводность для быстрого отведения тепла от тарелки клапана.

Поверхность прикосновения тарелки клапана к блоку цилиндров называется фаской. В этом месте очень нежелательно образование нагара. Чтобы предотвратить такое явление, а также более равномерно распределить тепло, в конструкции механизма клапанов применяется определенное инженерное решение. А именно клапан вращается во время работы двигателя.

В настоящее время чаще всего используются ДВС с четырехклапанной схемой. То есть каждый цилиндр такого мотора имеет два впускных и два выпускных клапана. Когда клапан на впуске опускается, открывается кольцевой проход между седлом и тарелкой. Через этот проход осуществляется наполнение цилиндра топливно-воздушной смесью или просто воздухом. Площадь сечения прохода напрямую влияет на скорость наполнения цилиндра и, как следствие, на производительность мотора.

Кроме вышеописанной схемы, встречаются двух-, трех- и пятиклапанные. У двухклапанной системы один впускной и один выпускной клапан в каждом из цилиндров. Трехклапанная содержит два впускных и один выпускной. Если клапанов пять, три служат для впрыска и два для выпуска отработавших газов. Количество клапанов определяется размером камеры сгорания в конкретном двигателе, типом привода клапанов. Также число клапанов зависит от форсированности ДВС и других показателей.

Клапан открывается за счет нажатия на его стержень. Осуществляет это нажатие привод. Таким образом посредством привода клапана происходит передача усилия от распределительного вала. В современных двигателях реализовано две основных схемы привода: передача движения от гидравлических толкателей или привод, базирующийся на роликовых рычагах.

Закрывается клапан посредством пружины, подобранной по жесткости. Благодаря давлению пружины тарелка клапана герметично перекрывает каналы впуска и выпуска. Для удержания клапана на стержне служат сухари и тарелка клапанной пружины. Однако двигатель в работающем состоянии, особенно при нагрузке, способен вызывать на клапанах резонансные колебания. Для борьбы с этим эффектом устанавливают две пружины, витки которых имеют разное направление.

Впускные и выпускные клапаны

Массовое наполнение цилиндров топливовоздушной смесью напрямую зависит от величин проходного сечения открываемого клапаном и продолжительности его открытия, а также аэродинамического сопротивления открываемой щщели образуемой между клапаном и седлом. Площадь впускного отверстия равна площади конической поверхности расположенной между тарелкой клапана и его седлом. Эта площадь пропорциональна диаметру опорной поверхности клапана, высоте подъема клапана и зависит от угла подъема клапана. Большинство клапанов выполняется с углом фаски в 45 градусов. Для форсированных двигателей угол фаски может быть безопасно уменьшен до 30 градусов. При меньшем угле площадь проходного отверстия еще больше увеличивается, но жесткость клапана значительно снизится, что приведет к вредным колебаниям клапанов в процессе работы двигателя и нарушению процесса впуска.

Увеличение диаметра тарелки клапана — Эта операция требует высококвалифицированного подхода хотя роль ее в прибавке мощности велика, но сильно преувеличена. Максимальное увеличение диаметра тарелки клапана ограничивается расположением его в камере сгорания. Увеличивать клапана до предела не имеет смысла, так как при сильном увеличении открытый клапан с одной стороны находиться очень близка к стенке цилиндра, что приводит к замедлению входящего топливовоздушного потока. Максимальные диаметры тарелок клапанов имеют двигатели с полусферическими камерами сгорания, ввиду расположения клапанов в разных плоскостях под немалым углом. В связи с тем, что клапаны располагаются под углом к стенкам цилиндра возможно максимально увеличение тарелок клапанов лишь бы поместились в камере сгорания. Механическая обработка впускных клапанов. Общие рекомендации.

Обработка внутренней части тарелки. Съем металла с внутренней части тарелки (часть находящаяся внутри головки блока) позволяет увеличить проходное сечение при открытии клапана, увеличив тем самым наполнение двигателя топливовоздушной смесью. При этом вес клапана уменьшается, что полезно если вы увеличиваете рабочие обороты двигателя. Не увлекайтесь съемом металла в части находящейся около ножки клапана, это позволит значительно снизить вес клапана но также значительно увеличит сопротивление что скажется на наполнении цилиндров.

Уменьшение аэродинамического сопротивления щели клапан-седло. Если помимо одной рабочей фаски клапана в 45 градусов изготовить с двух сторон еще по одной дополнительной фаске в 30 и 60 градусов то клапан приобретет более совершенную форму с точки зрения аэродинамики движения газов и наполнение цилиндров улучшиться что непременно приведет к увеличению мощности двигателя. Рабочая фаска создает уплотнение и частично отводит тепло в момент прижатия к седлу. Достаточная ширина для впускных клапанов, чтоб справляться с этими функциями находится в пределах 0.7 — 1.1 мм больше безопаснее.

Уменьшение диаметра ножки клапана. Ножка клапана находится в центре движения потока топливовоздушной смеси и оказывает на это движение значительное сопротивление. При уменьшении диаметра ножки даже на небольшую величину может оказать благоприятное воздействие на наполнение цилиндров. для клапанов с диаметром ножки 8 мм и более вполне возможно уменьшить толщину ножки на 1 мм без потери надежности и стабильности работы клапана. Нельзя снимать металл в месте движения клапана по направляющей втулке.

Уменьшение веса впускного клапана. Дополнительно к вышеописанным процедурам понизить вес впускного клапана поможет съем метала с центра тарелки со стороны камеры сгорания. Полировка. Полировка не отнимет много времени но добавит ряд полезных свойств вашим клапанам. Во первых на полированной поверхности меньше образуется нагар. Во вторых полированная поверхность имеет меньшую площадь поверхности (с точки зрения физики а не геометрии) и в связи с этим меньше нагревается клапан. Ну и в третьих полированная поверхность имеет меньшее аэродинамическое сопротивление, что положительно сказывается на наполнении цилиндров. Все эти плюсы мало выражены но они есть.

Устройство клапанного механизма

Как мы уже поняли, двигатель внутреннего сгорания способствует тому, что клапаны в цилиндры ДВС впускают горючую смесь, если это бензиновое топливо, или воздух, если это дизельное топливо, а также выпускают их наружу. Поэтому есть два клапана, каждый из которых может открыться или закрыться в свое время под давлением кулачков.

Давление, оказываемое на стержни во время касания его кулачком в двигателе, имеющем сгорание горючей смеси или воздуха, смешанного с дизелем, способствует тому, что стержень, удерживающий клапан, выполненный из качественного материала, имеет хороший ход.

Наличие необходимых зазоров в металлическом материале детали стержня, на котором держится вся конструкция, способствует быстрому открыванию и закрыванию затворов. Выходит, что благодаря качественному материалу осуществляется лучшая работа мотора.

Современные детали мотора имеют правильный материал, который способствует простоте в конструкции, стоят они мало, ремонт требуется редко, а надежность конструкции на высшем уровне. Если же случается поломка, детали следует ремонтировать, либо полностью менять. Речь идет о распределительном вале, втулках направляющих, толкателе и пружине.

Еще поговорим напоследок о том, как размещаются затворы:

1. Распределительный вал может находиться внизу относительно штанги клапана.
2. Наличие у стержня рычажного толкателя.
3. Распределительный вал находится вверху, а клапаны приводятся в движение благодаря коромыслу, воздействующему на толкатель.
4. Затвор находится в верхней части двигателя, и вал оказывает на него воздействия сразу через толкатель, то есть без коромысла.

ДРУГИЕ ВОЗМОЖНЫЕ СТУКИ В ГРМ

Что делать, если стучат клапана даже после правильно выполненной регулировки? В таком случае необходимо проверить состояние толкателей, распределительного вала. Для этого снимается распредвал и проверяется:

• Целостность кулачков распредвала и состояние его опор;
• Зазор между толкателем и посадочным гнездом в ГБЦ;
• Состояние постели распредвала в головке блока.Многих владельцев ВАЗ заботит стук клапанов на холодном двигателе. Но клапана стучат одинаково как на «холодную», так и на «горячую». В ГРМ ВАЗ овских двигателей нет штанг, как в некоторых моторах ГАЗ и УАЗ, поэтому с нагревом зазор на 2114 практически не меняется.

  Алюминиевые поршни по мере прогрева расширяются и зазор уменьшается. Соответственно, пропадает и стук.

Почему прогорают клапана?

Клапаны работают при постоянных высоких температурах (400-600°С) и значительных механических нагрузках. Впускной клапан находиться в более щадящих тепловых условиях, т.к. охлаждается поступающей топливно-воздушной смесью. Выпускные клапана наоборот, еще больше нагреваются за счет отводимых газов.

Для правильной работы клапанов должно обеспечиваться четкое прилегание клапана к его седлу и соблюдаться условия их охлаждения (уровень открытия – закрытия). Появление нагара как на самом клапане, так и на седле нарушает оба требования и приводит к повреждению клапана. Нагар может образовываться из-за недорегулировки, износа, заводских дефектов, проблем с системой охлаждения, повышенной температуры сгорания и др. Заводской дефект причина не такая уж редкая. Деталь сложная, работает в условиях постоянных нагрузок, поэтому даже небольшая неоднородность металла может привести к разрушению всей детали.

Износ – непреодолимое препятствие для всех работающих деталей. Поэтому не пренебрегайте проверками клапанов после определенного пробега! Плохая регулировка клапанов – это создание недостаточных зазоров между клапаном и седлом, что часто называют зажатыми клапанами.

Впускной клапан

Впускной клапан газораспределительного механизма открывает доступ в цилиндр топливо-воздушной смеси и прекращает доступ перед началом такта сжатия. В случае с дизельным двигателем клапан пропускает в камеру сгорания только воздух.

При обрыве ремня ГРМ впускные клапана «зависают», так как распредвал перестает вращаться. Тарелки клапанов, оказавшихся открытыми, ударяются о поверхность цилиндра

Клапана располагаются под углом от 30 до 45 градусов относительно вертикальной оси. Тарелка впускного клапана больше, чем у выпускного. Разница обусловлена тем, что в момент открытия впускного клапана в камере сгорания образуется разрежение, а в момент выпуска — повышенное давление. Сила разрежения ниже силы давления, поэтому для впуска требуются клапана с большей поверхностью головки, чтобы обеспечить пропускание необходимого объема топливо-воздушной смеси.

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.

Клапаны — Энциклопедия журнала «За рулем»

Для работы четырехтактного ДВС требуется как минимум по два клапана на цилиндр — впускной и выпускной. В настоящее время применяются клапаны тарельчатого типа со стержнем. Для улучшения наполнения цилиндра горючей смесью диаметр тарелки впускного клапана делается больше, чем у выпускного. Седла клапанов изготовленные из чугуна или стали, запрессовываются в головку блока цилиндров.

клапаны с полым стержнемнатриемнижнеклапаннымиверхнеклапанными

При использовании двух пружин они должны быть навиты в разные стороны, чтобы не произошло заклинивания клапана в случае поломки одной из пружин и попадания ее витка между витками другой пружины. Для снижения потерь на трение в ГРМ сейчас широко применяются ролики, размещаемые на рычагах и толкателях привода клапанов.

Рис. Замена трения скольжения трением качения путем применения в клапанном механизме роликов дает возможность уменьшить потери на привод клапанов

При открытии (опускании) впускного клапана через кольцевой проход между тарелкой клапана и седлом проходит топливно-воздушная смесь (или воздух) и заполняет цилиндр. Чем больше будет площадь проходного сечения, тем полнее заполнится цилиндр, а следовательно, и выходные показатели этого цилиндра при рабочем ходе будут выше. Для лучшей очистки цилиндров от продуктов сгорания желательно также увеличить диаметр тарелки выпускного клапана. Размеры тарелок клапанов ограничены размером камеры сгорания, выполненной в головке цилиндров. Лучшее наполнение цилиндров и их очистка обеспечиваются при использовании большего, чем два, числа клапанов на один цилиндр. Встречаются трехклапанные (два впускных и один выпуск ной) системы и пятиклапанные (три впускных и два выпускных) системы.

Рис. Четырехклапанная камера сгорания. Применение газораспределительного механизма с четырьмя клапанами на цилиндр в дизельном двигателе

Впервые четыре клапана на цилиндр были использованы еще 1912 г. на двигателе автомобиля Peugeot Gran Prix. Широкое использование такой схемы на серийных легковых автомобилях началось только в 1970-е гг. Сейчас ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр стали практически стандартными для двигателей европейских и японских легковых автомобилей. Некоторые из двигателей Mercedes имеют по три клапана на цилиндр, два впускных и один выпускной, с двумя свечами зажигания (по одной с каждой стороны от выпускного клапана). Двигатели некоторых автомобилей группы Volksvagen-Audi и ряд японских двигателей используют пять клапанов на цилиндр (три впускных и два выпускных), но при таком числе клапанов значительно усложняется их привод.

Рис. Трехклапанный ГРМ. Компания DaimlerChrysler утверждает, что ГРМ с двумя впускными, одним выпускным и двумя свечами зажигания обеспечивает снижение вредных веществ в отработавших газах

Верхнее положение вала

Как регулировать зазоры клапанов ваз-2114 8 клапанов

В зависимости от конструкции силового агрегата, вал может быть расположен, либо вверху над блоком, либо внутри него. Рассмотрим сначала первый случай.

Благодаря верхнему положению вала другие детали взаимосвязаны с цилиндрами или толкателями.

В описанной системе, распредвал, находящийся в двигателе наверху, работает благодаря приводу, имеющему зубчатые зацепы. Также видно, что кулачки и устройство толкателей, находящихся прямо над двумя затворами, связаны между собой.

Давление толкателя, оказываемое на кулачок, побуждает деталь, на которой держится клапан, ослабить пружинку. Далее, когда вал вращается, пружина делает ход и становится на свое место, тогда происходит закрытие клапана.

Инструменты для притирочных работ

Приспособления для притирки подразделяются на 2 группы.1.

Зажимающие клапан сверху, фиксирующиеся на стержне. На одной из сторон располагается ручка. Для достижения результата её нужно тянуть и вращать.2.«Присоски». Фиксируются на тарелке клапана, также оснащаются ручкой. Для использования надо прижать клапан к тарелке и вращать приспособление в разные стороны.

Инструмент для притирки клапанов: зажимающая сверху модель

При отсутствии инструмента подойдут шуруповёрт или дрель. Вне зависимости от выбранного инструмента вам понадобятся следующие приспособления: абразивная или алмазная паста; пружина — такая, чтобы можно было без труда сжать руками и надеть на клапан; керосин. Нет возможности раздобыть абразивную пасту? Приготовьте её! Для этого понадобится наждачная бумага с мелким зерном или стружка наждачного камня. Снимите с неё камни и смешайте их с солидолом или аналогичным веществом в пропорции 2 к 1. По консистенции смесь должна напоминать шампунь. В крайнем случае в качестве основы сгодится и стандартное моторное масло.

Как устранить стук клапанов

Если в пути от мотора начали исходить непонятные постукивания, первым делом нужно убедиться в нормальном уровне масла в двигателе. Когда масла недостаточно, даже исправный насос не сможет обеспечить смазывание всех необходимых узлов. Нормальным считается средний уровень масла.

Далее следует провести определенные тесты – посмотреть, есть ли стук клапанов на холостых оборотах, что происходит при нагруженном двигателе и во время разгона авто. Усиление шума явно указывает на износ подшипников коленвала.

Если цокот появляется после заливки топлива, можно смело считать его виновником неполадки. Со временем этот эффект пройдет и для двигателя он не критически опасен. Однако лучше впредь не заправляться на этой АЗС.

Что нужно предпринять для устранения стука в клапанах? Выше мы рассматривали, что в конструкции ДВС применяются два или четыре клапана на цилиндр. Также клапаны подразделяются на впускные и выпускные. Работа мотора происходит при высоких температурах. Поэтому металлические детали предсказуемо расширяются. В результате меняется зазор. В случае неправильной регулировки клапанов это чревато быстрым износом системы ГРМ. И двигатель существенно потеряет в мощности. Если зазор увеличится, клапаны будут открываться не полностью. Если зазор окажется слишком мал, произойдет подгорание клапанов и седел.

В случае отсутствия гидрокомпенсаторов в конструкции авто нужно каждые 25 тысяч километров пробега регулировать зазоры клапанов. Не лишним будет также производить очистку этих элементов, потому что в процессе работы на их поверхности образуется нагар. В итоге нормальная работа клапанов нарушается. Таким образом, условия стабильной работы авто и нормального расхода топлива – чистые клапаны и настроенный зазор.

Тепловой зазор можно отрегулировать. Как это сделать, рассмотрим на машине ВАЗ. Из инструментов нам понадобятся рожковые ключи и набор головок. Кроме того, необходимо иметь щуп толщиной 0,15 мм. Далее нужно выполнить следующие действия:

1. Установив КПП в нейтральное положение, подкладывают упоры под задние колеса.
2. Дают остыть мотору до 20 градусов Цельсия.
3. Откручивают болты, удерживающие клапанную крышку. Для этого нужен ключ на 10.
4. Шкив коленвала выставляют по меткам. Метка распределительного вала должна совпасть со стрелкой на крышке клапанов.
5. При помощи щупа регулируют зазоры шестого и восьмого клапанов. Традиционно клапаны начинают считать со стороны радиатора.
6. Проворачивают коленвал на пол-оборота.
7. Затем так же щупом настраивают клапаны четыре и семь. Далее коленвал нужно снова провернуть на половину оборота.
8. Выставляют зазоры клапанов номер три и один.
9. Затем регулируют второй и пятый клапаны.

В конце снова нужно проверить правильность выставления всех зазоров. Щуп должен входить в зазор с небольшим трением, но без значительных усилий. Нужно иметь в виду, что после затяжки контргаек зазор станет меньше. Категорически нельзя оставлять клапан в зажатом состоянии.

Самостоятельная регулировка не всегда помогает убрать стук. Если такое случилось, дальнейший ремонт лучше доверить СТО. Другие причины шума своими руками убрать вряд ли получится. Не исключено, что, несмотря на старание, не получится правильно выставить зазоры клапанов.

Важное уточнение – стук как в холодном, так и в горячем состоянии двигателя свидетельствует о серьезных неисправностях. При обнаружении такой проблемы лучше не откладывать визит на СТО

Во время ремонта очень легко ошибиться, что повлечет усугубление неполадок

Именно поэтому совсем не рекомендуется заниматься самостоятельным ремонтом клапанов новичкам.

Во время ремонта очень легко ошибиться, что повлечет усугубление неполадок. Именно поэтому совсем не рекомендуется заниматься самостоятельным ремонтом клапанов новичкам.

Впускные клапаны: отличия и преимущества

Впускные клапаны в двигателе играют особую роль, поскольку от них зависит впуск и распределение топливовоздушной смеси. Отличаются впускные клапаны от выпускных несколькими важными характеристиками.

Во-первых, по размеру впускные клапаны обычно имеют больший диаметр, по сравнению с выпускными. Больший диаметр впускных клапанов позволяет пропускать больший объем воздуха в цилиндр двигателя, что повышает мощность и крутящий момент двигателя.

Во-вторых, впускные клапаны часто имеют более сложную конструкцию, чем выпускные. Это объясняется тем, что на впускных клапанах лежит основная нагрузка от давления воздуха, который поступает в цилиндр. Поэтому впускные клапаны обычно изготавливают из более прочных материалов, например, сплавов на основе титана или никеля.

В-третьих, впускные клапаны имеют различное угловое расположение в отличие от выпускных. Обычно впускные клапаны имеют больший угол открытия, что позволяет более эффективно заполнять цилиндр смесью топлива и воздуха.

В-четвертых, впускные клапаны также имеют возможность настройки, чтобы изменять фазу и продолжительность их открытия. Это позволяет более точно регулировать распределение впуска и адаптировать его к различным условиям и режимам работы двигателя.

Впускные клапаны играют важную роль в работе двигателя и имеют некоторые отличия от выпускных клапанов. Больший размер, более сложная конструкция, отличное угловое расположение и возможность настройки — все эти факторы обеспечивают эффективный впуск воздуха и топлива в цилиндр, что повышает производительность двигателя и его экономичность.