Қозғалтқыш клапаны. Мақсаты, құрылғысы, дизайны

Кез-келген машинаның төрт тактілі ішкі жану қозғалтқышы жұмыс істеуі үшін оның құрылғысында бір-бірімен синхрондалған көптеген әртүрлі бөлшектер мен механизмдер бар. Мұндай тетіктердің арасында уақытты белгілеу де бар. Оның функциясы клапанның уақытының уақтылы жұмысын қамтамасыз ету болып табылады. Ол не туралы егжей-тегжейлі сипатталған осында.

Қысқаша айтқанда, газ тарату механизмі цилиндрдегі белгілі бір соққыны орындау кезінде процестің уақытын қамтамасыз ету үшін кіріс / шығыс клапанын дұрыс уақытта ашады. Кейбір жағдайда екі саңылаудың да жабылуы қажет, екіншісінде біреуі немесе тіпті екеуі де ашық болуы керек.

Осы процесті тұрақтандыруға мүмкіндік беретін бір бөлшекті егжей-тегжейлі қарастырайық. Бұл клапан. Оның дизайнының ерекшелігі неде, сонымен қатар ол қалай жұмыс істейді?

Қозғалтқыш клапаны дегеніміз не?

Клапан - бұл цилиндр басына орнатылған металл бөлік. Ол газ тарату механизмінің бөлігі болып табылады және оны білік жетегі басқарады.

Автокөліктің модификациясына байланысты қозғалтқыштың уақыты төмен немесе жоғарғы болады. Бірінші нұсқа әлі күнге дейін қуат блоктарының кейбір ескі модификацияларында кездеседі. Өндірушілердің көпшілігі газ тарату механизмдерінің екінші түріне әлдеқашан ауысқан.

Мұның себебі - мұндай қозғалтқышты баптау және жөндеу оңайырақ. Клапандарды реттеу үшін клапанның қақпағын алып тастау жеткілікті және барлық қондырғыны бөлшектеу қажет емес.

Құрылғының мақсаты мен ерекшеліктері

Клапан - серіппелі элемент. Тыныштықта ол тесікті мықтап жауып тастайды. Таратқыш білік айналған кезде, онда орналасқан жұдырықша клапанды төменге итеріп жібереді. Бұл тесікті ашады. Таратқыш біліктің орналасуы егжей-тегжейлі сипатталған тағы бір шолу.

Әр бөлік өзінің функциясын атқарады, оны құрылым бойынша жақын жерде орналасқан ұқсас элемент үшін орындау мүмкін емес. Бір цилиндрде кем дегенде екі клапан бар. Қымбат модельдерде олардың төртеуі бар. Көп жағдайда бұл элементтер жұпта болады және олар әр түрлі саңылаулар топтарын ашады: біреулері кіріс, ал екіншілерінде шығу.

Сорғыш клапандар цилиндрге ауа-отын қоспасының жаңа бөлігін қабылдауға жауап береді, ал тікелей инжекциясы бар қозғалтқыштарда (инжекциялық отын жүйесінің бір түрі сипатталған) осында) - таза ауа көлемі. Бұл процесс поршень қабылдау инсультын орындайтын сәтте пайда болады (сорғышты шығарғаннан кейін өлі нүктеден төмен қарай қозғалады).

Шығарылатын клапандардың ашылу принципі бірдей, тек олардың қызметі басқа. Олар жану өнімдерін шығару коллекторына шығару үшін тесік ашады.

Қозғалтқыш клапанының дизайны

Қарастырылып жатқан бөліктер газ тарату механизмінің клапан тобына кіреді. Басқа бөлшектермен бірге олар клапанның уақытын уақтылы өзгертуді қамтамасыз етеді.

Олардың тиімді жұмысы тәуелді болатын клапандар мен байланысты бөлшектердің конструктивті ерекшеліктерін қарастырыңыз.

Клапандар

Клапандар таяқша түрінде болады, оның бір жағында бас немесе көкнәр элементі, ал екінші жағында өкшесі немесе ұшы бар. Тегіс бөлік цилиндр басындағы саңылауларды тығыз жабуға арналған. Табақ пен шыбық арасында баспалдақ емес, тегіс ауысу жүреді. Бұл клапанды сұйықтықтың қозғалысына төзімділік тудырмас үшін оны оңтайландыруға мүмкіндік береді.

Сол қозғалтқышта қабылдау және шығару клапандары сәл өзгеше болады. Сонымен, бөлшектердің бірінші түрлерінде екіншісіне қарағанда кеңірек тақтайша болады. Мұның себебі - жану өнімдерін газ шығысы арқылы шығарған кезде жоғары температура мен жоғары қысым.

Бөлшектерді арзандату үшін клапандар екі бөліктен тұрады. Олар құрамы бойынша ерекшеленеді. Бұл екі бөлік дәнекерлеу арқылы біріктіріледі. Шығарылатын клапан дискісінің жұмыс парағы да бөлек элемент болып табылады. Ол металдың басқа түрінен шөгінді, ол ыстыққа төзімді қасиеттерге ие, сонымен қатар механикалық кернеулерге төзімді. Осы қасиеттерден басқа, шығатын клапандардың соңғы жағы тоттың пайда болуына онша сезімтал емес. Рас, көптеген клапандардағы бұл бөлік пластина жасалған металға ұқсас материалдан жасалған.

Кіріс элементтерінің бастары әдетте тегіс болады. Бұл дизайн талап етілетін қаттылық пен орындалудың қарапайымдылығына ие. Жоғарғы қозғалтқыштарға ойыс дискілі клапандар орнатылуы мүмкін. Бұл дизайн стандартты аналогтан сәл жеңіл, осылайша инерция күшін азайтады.

Шығу аналогтарына келетін болсақ, олардың басының пішіні жалпақ немесе дөңес болады. Екінші нұсқа тиімдірек, өйткені жанармай камерасынан газдарды жақсырақ шығаруды қамтамасыз етеді, өйткені оның құрылымы жетілдірілген. Дөңес табақ жалпақ аналогпен салыстырғанда берік. Екінші жағынан, мұндай элемент ауырлау, сондықтан оның инерциясы зардап шегеді. Мұндай бөлшектер қатаң серіппелерді қажет етеді.

Сондай-ақ, осы типтегі клапандардың өзек конструкциясы қабылдау бөліктерінен біршама ерекшеленеді. Элементтен жылудың жақсы шығуын қамтамасыз ету үшін жолақ қалыңырақ болады. Бұл бөлшектің қатты қызуына төзімділікті арттырады. Алайда, бұл шешімнің кемшілігі бар - жойылған газдарға үлкен төзімділік туғызады. Осыған қарамастан, өндірушілер осы дизайнды қолданады, өйткені пайдаланылған газ қатты қысыммен шығарылады.

Бүгінгі күні мәжбүрлі салқындатқыш клапандардың инновациялық дамуы бар. Бұл модификацияның іші қуыс. Оның қуысына сұйық натрий айдалады. Бұл зат қатты қыздырылған кезде буланып кетеді (бастың жанында орналасқан). Осы процестің нәтижесінде газ металл қабырғалардан жылуды сіңіреді. Ол жоғары көтерілгенде, газ салқындап, конденсацияланады. Сұйықтық негізге қарай ағып, онда процесс қайталанады.

Клапандар интерфейстің тығыздығын қамтамасыз ету үшін, орындықта және дискіде фаска таңдалады. Сондай-ақ, қадамды жою үшін қиғаштықпен жасалады. Қозғалтқышқа клапандарды орнатқанда, олар басына жағылады.

Орыннан басқа жалғанудың тығыздығына иықта пайда болған коррозия әсер етеді, ал шығыс бөліктері көбінесе көміртегі шөгінділерінен зардап шегеді. Клапанның қызмет ету мерзімін ұзарту үшін кейбір қозғалтқыштарда шығыс жабылған кезде клапанды аздап айналдыратын қосымша механизм орнатылған. Бұл пайда болған көміртегі шөгінділерін жояды.

Кейде клапан бағанасы бұзылады. Бұл бөлшектің цилиндрге түсіп кетуіне және қозғалтқыштың бұзылуына әкеледі. Істен шығу үшін иінді білікке бірнеше инерциялық айналым жасау жеткілікті. Мұндай жағдайдың алдын алу үшін автоматты клапандарды өндірушілер бөлшекті сақинамен жабдықтай алады.

Клапан өкшесінің ерекшеліктері туралы аздап. Бұл бөлік үйкеліс күшіне ұшырайды, өйткені оған білік жұдырығы әсер етеді. Клапанның ашылуы үшін жұдырықшаны серіппені қысу үшін жеткілікті күшпен итеріп жіберуі керек. Бұл қондырғы жеткілікті мөлшерде майлауы керек, және ол тез тозбайтын етіп, ол қатайтылады. Кейбір қозғалтқыш дизайнерлері осындай жүктемелерге төзімді материалдардан жасалған таяқшаның тозуын болдырмау үшін арнайы қақпақтарды пайдаланады.

Қыздыру кезінде клапанның жеңге жабысып қалуын болдырмау үшін, сабақтың цимбалға жақын бөлігі өкшеге жақын бөлігінен сәл жұқа болады. Клапанның серіппесін бекіту үшін клапандардың соңында екі ойық жасалады (кейбір жағдайларда біреуі), оған тіреуіштің крекерлері салынған (серіппе тірелетін бекітілген тақта).

Клапан серіппелері

Серіппе клапанның тиімділігіне әсер етеді. Бұл бас пен орындық тығыз байланысты қамтамасыз етуі үшін қажет, ал жұмыс жасайтын орта қалыптасқан фистула арқылы енбейді. Егер бұл бөлік өте қатты болса, клапан өзегінің білік жұдырығы немесе өкшесі тез тозады. Екінші жағынан, әлсіз серіппе екі элементтің тығыз орналасуын қамтамасыз ете алмайды.

Бұл элемент тез өзгеретін жүктемелер жағдайында жұмыс істейтіндіктен, ол бұзылуы мүмкін. Қуатты электр қуатын өндірушілер тез бұзылудың алдын алу үшін серіппелердің әр түрін пайдаланады. Кейбір уақыттарда қосарланған типтер орнатылады. Бұл модификация жеке элементке жүктемені азайтады, осылайша оның жұмыс істеу мерзімін арттырады.

Бұл дизайнда серіппелер бұрылыстардың басқа бағытына ие болады. Бұл сынған бөліктің бөлшектерін екіншісінің бұрылыстары арасында алуға мүмкіндік бермейді. Бұл элементтерді жасау үшін серіппелі болат қолданылады. Өнім қалыптасқаннан кейін ол шынықтырылады.

Шеттерде әр серіппе барлық мойынтіректер клапанның басымен және цилиндр басына бекітілген жоғарғы тақтаймен байланыста болатындай етіп ұнтақталады. Бөлшектің тотығуына жол бермеу үшін оны кадмий қабатымен қаптайды және мырыштайды.

Классикалық уақыт клапандарынан басқа, пневматикалық клапанды спорттық машиналарда пайдалануға болады. Шын мәнінде, бұл бірдей элемент, тек оны арнайы пневматикалық механизм қозғалысқа келтіреді. Осының арқасында мотордың 20 мыңға дейін керемет айналымдарды дамыта алатын жұмыс дәлдігіне қол жеткізілді.

Мұндай даму 1980 жылдары пайда болды. Бұл тесіктердің дәлірек ашылуына / жабылуына ықпал етеді, оны ешқандай серіппе қамтамасыз ете алмайды. Бұл жетекте клапанның үстіндегі резервуардағы сығылған газ жұмыс істейді. Жұдырықша клапанға соғылған кезде соққы күші шамамен 10 бар болады. Клапан ашылады, ал тарату білігі оның өкшеге тигізетін әсерін әлсіреткенде, сығылған газ бөлшекті орнына тез қайтарады. Ықтимал ағып кетуіне байланысты қысымның төмендеуін болдырмау үшін жүйе қосымша компрессормен жабдықталған, оның қабаты шамамен 200 бар қысымға ие.

Джеймс Эллисон, PBM Aprilia, CRT тесті Херес 2012 ж

Бұл жүйе MotoGP класындағы мотоциклдерде қолданылады. Бір литрлік қозғалтқыш көлемі бар көлік 20-21 мың иінді біліктің айналымын дамыта алады. Ұқсас механизмі бар бір модель - бұл Aprilia мотоцикл модельдерінің бірі. Оның қуаты керемет 240 а.к. Рас, бұл екі доңғалақты көлік үшін тым көп.

Клапан бағыттаушылары

Бұл бөліктің клапан жұмысындағы рөлі оның түзу сызық бойымен қозғалуын қамтамасыз ету болып табылады. Жең де таяқшаны салқындатуға көмектеседі. Бұл бөлік үнемі майлауды қажет етеді. Әйтпесе, штангаға тұрақты термиялық стресс әсер етеді және жең тез тозады.

Мұндай втулкаларды жасау үшін қолдануға болатын материал ыстыққа төзімді, тұрақты үйкеліске төзімді, көршілес бөліктен жылуды жақсы алып тастайтын, сонымен қатар жоғары температураға төзімді болуы керек. Мұндай талаптарды перлитті сұр шойын, алюминий қола, хроммен немесе хром-никельмен қышпен қамтамасыз етуге болады. Бұл материалдардың барлығы кеуекті құрылымға ие, осылайша олардың бетіндегі майды ұстап тұруға көмектеседі.

Шығарылатын клапанға арналған втулка кіріс эквивалентіне қарағанда өзек арасындағы саңылауға сәл көбірек болады. Мұның себебі - қалдықты шығаратын газ клапанының жылулық кеңеюі.

Клапанға арналған орындықтар

Бұл әрбір цилиндр мен клапан дискісінің жанындағы цилиндр басының саңылауының жанасу бөлігі. Бастың бұл бөлігі механикалық және жылулық кернеулерге ұшырағандықтан, оның жоғары ыстыққа және жиі әсер етулеріне жақсы төзімділігі болуы керек (автомобиль жылдам жүріп бара жатқанда, білік айналығының айн / мин айналатындығы соншалық, клапандар сөзбе-сөз орындыққа түсіп кетеді).

Егер цилиндр блогы мен оның басы алюминий қорытпасынан жасалған болса, клапанның орындықтары міндетті түрде болаттан жасалады. Шойын ондай жүктемелермен жақсы күреседі, сондықтан осы модификациядағы седла бастың өзінде жасалады.

Қосылатын ерлер де бар. Олар легирленген шойыннан немесе ыстыққа төзімді болаттан жасалған. Элементтің пальмасы соншалықты тозбайтын етіп, оны ыстыққа төзімді металды қабаттастыру арқылы жүзеге асырады.

Кірістіру орны бас саңылауына әртүрлі тәсілдермен бекітілген. Кейбір жағдайларда оны қысып, элементтің жоғарғы бөлігінде ойық жасалады, ол монтаждау кезінде бас корпусының металлымен толтырылады. Бұл әртүрлі металдардан құрастырудың тұтастығын жасайды.

Болат орындық бас корпусында үстіңгі жағу арқылы бекітіледі. Цилиндрлік және конустық садақтар бар. Бірінші жағдайда, олар аялдамаға орнатылады, ал екіншісінде ұсақ саңылау бар.

Қозғалтқыштағы клапандар саны

Стандартты 4 тактілі жану қозғалтқышында цилиндрде бір білік және екі клапан болады. Бұл дизайнда бір бөлігі ауаның немесе жай ауаның қоспасын айдау үшін жауап береді (егер отын жүйесінде тікелей айдау болса), ал екіншісі пайдаланылған газдарды шығару коллекторына шығару үшін жауап береді.

Қозғалтқышты модификациялау кезінде тиімдірек жұмыс, онда цилиндрде төрт клапан бар - әр фаза үшін екі. Осы дизайнның арқасында камераны VTS немесе ауаның жаңа бөлігімен жақсы толтыру, сондай-ақ пайдаланылған газдарды жылдам шығару және цилиндр қуысын желдету қамтамасыз етіледі. Автокөліктер өткен ғасырдың 70-жылдарынан бастап осындай қозғалтқыштармен жабдықтала бастады, дегенмен мұндай қондырғылардың дамуы 1910 жылдардың бірінші жартысында басталды.

Бүгінгі күні күштік қондырғылардың жұмысын жақсарту үшін қозғалтқыштың дамуы бар, онда бес клапан бар. Розетка үшін екі, кіру үшін үш. Мұндай қондырғылардың мысалы-Volkswagen-Audi концернінің модельдері. Мұндай қозғалтқыштағы уақыт белбеуінің жұмыс принципі классикалық нұсқалармен бірдей болғанымен, бұл механизмнің дизайны күрделі, сондықтан инновациялық даму қымбатқа түседі.

Осындай стандартты емес тәсілді Mercedes-Benz автокөлік өндірушісі де қолданады. Бұл автокөлік өндірушісінің кейбір қозғалтқыштары цилиндрге үш клапанмен жабдықталған (2 қабылдау, 1 шығару). Сонымен қатар, кастрөлдің әр камерасына екі ұшқын штепсель орнатылады.

Өндіруші клапандардың санын отын мен ауа кіретін камераның мөлшері бойынша анықтайды. Оның толтырылуын жақсарту үшін БТД жаңа бөлігінің жақсырақ ағуын қамтамасыз ету қажет. Мұны істеу үшін сіз тесіктің диаметрін ұлғайта аласыз және онымен бірге пластинаның өлшемін жасай аласыз. Алайда, бұл модернизацияның өз шегі бар. Бірақ қосымша қабылдау клапанын орнату әбден мүмкін, сондықтан автомобиль өндірушілер дәл осындай цилиндрлердің бас модификацияларын жасап жатыр. Сорып алу жылдамдығы шығатын газға қарағанда маңызды болғандықтан (сорғыш поршеннің қысымымен шығарылады), тақталар саны көп болса, әрдайым қабылдау элементтері көп болады.

Қандай клапандар жасалған

Клапандар максималды температура мен механикалық кернеулер жағдайында жұмыс істейтіндіктен, олар осындай факторларға төзімді металдан жасалған. Бәрінен бұрын қызады, сонымен қатар орындық пен клапан дискісі арасындағы байланыс орны, механикалық кернеулер кездеседі. Қозғалтқыштың жоғары жылдамдығында клапандар орындықтарға тез сіңіп, бөлшектің шеттерінде соққы жасайды. Сондай-ақ, ауа мен отын қоспасының жануы кезінде пластинаның жіңішке шеттері өткір қыздыруға ұшырайды.

Клапан дискісінен басқа клапанның жеңдері де стресске ұшырайды. Бұл элементтердің тозуына әкелетін теріс факторлар - бұл майлаудың жеткіліксіздігі және клапанның жылдам қозғалуы кезінде тұрақты үйкеліс.

Осы себептерге байланысты клапандарға келесі талаптар қойылады:

1. Олар кірісті / шығуды тығыздау керек;
2. Қатты қыздыру кезінде пластинаның шеттері седлаға әсер етпеуі керек;
3. Кіретін немесе шығатын ортаға ешқандай қарсылық жасалмайтындай етіп жақсартылған болуы керек;
4. Бөлшек ауыр болмауы керек;
5. Металл берік және берік болуы керек;
6. Күшті тотығуға ұшырамауы керек (автомобиль сирек жүретін кезде бастардың шеттері тот баспауы керек).

Дизельді қозғалтқыштардың саңылауын ашқан бөлік 700 градусқа дейін, ал бензиндік аналогтарда нөлден 900 градусқа дейін қызады. Жағдай күрделене түседі, өйткені мұндай қатты қыздыру кезінде ашық клапан салқындатылмайды. Шығатын клапан жоғары ыстыққа төзе алатын кез-келген жоғары легирленген болаттан жасалуы мүмкін. Жоғарыда айтылғандай, бір клапан екі түрлі металдан жасалған. Басы жоғары температуралы қорытпалардан, ал сабағы көміртекті болаттан жасалған.

Кіріс элементтеріне келетін болсақ, олар орындықпен жанасу арқылы салқындатылады. Осыған қарамастан, олардың температурасы да жоғары - шамамен 300 градус, сондықтан қыздыру кезінде оның деформациялануына жол берілмейді.

Хром көбінесе клапандарға арналған шикізатқа қосылады, бұл оның жылу тұрақтылығын арттырады. Бензин, газ немесе дизель отынын жағу процесінде метал бөлшектеріне агрессивті әсер етуі мүмкін кейбір заттар бөлінеді (мысалы, қорғасын оксиді). Жағымсыз реакцияны болдырмау үшін клапан басының құрамына никель, марганец және азот қосылыстары енгізілуі мүмкін.

Және соңында. Кез-келген қозғалтқышта уақыт өте келе клапандар жанып кететіні ешкімге құпия емес. Мұның себептері туралы қысқаша бейне:

Автокөлік қозғалтқышында клапандары жанып кететін себептер 95% жүргізушілер бұны білмейді

Сұрақтар мен жауаптар:

Қозғалтқыштағы клапандар не істейді? Олар ашылған кезде қабылдау клапандары цилиндрге таза ауаның (немесе ауа / жанармай қоспасының) ағуына мүмкіндік береді. Ашық шығару клапандары пайдаланылған газдарды шығару коллекторына апарады.

Клапандардың өртеніп кеткенін қалай түсінуге болады? Күйіп кеткен клапандардың негізгі ерекшелігі - айналу жылдамдығына қарамастан қозғалтқыштың үш еселік қозғалысы. Сонымен қатар, қозғалтқыш қуаты лайықты түрде төмендейді, ал отын шығыны артады.

Қандай бөліктер клапандарды ашады және жабады? Клапанның өзегі таратқыш білігінің жұдырықшаларына қосылған. Көптеген заманауи қозғалтқыштарда гидравликалық көтергіштер де осы бөліктер арасында орнатылған.