Впускной и выпускной клапан как определить

Как проверить клапаны, не снимая головку блока цилиндров

Разрушение тарелок клапанов или их неплотное прилегание к седлам из-за нагара, неверной регулировки и перекоса приводит к падению компрессии и ухудшению работы двигателя вплоть до полного его отказа. Аналогичные проблемы возникают в случае прогорания поршня или поршневых колец, образования трещин в блоке цилиндров или пробоя прокладки между ним и головкой. Для проведения точной дефектовки необходима разборка мотора, однако есть и способы проверить клапана, не снимая ГБЦ.

В этой статье мы расскажем, как проверить герметичность клапанов, не снимая головки блока цилиндров, а также о простых способах самостоятельного выявления прогорания и неправильной регулировки без разборки мотора и применения дорогостоящего оборудования.

Когда необходима проверка клапанов без разборки двигателя

Вопрос «как проверить состояние клапанов без разборки двигателя?» актуален при появлении следующих симптомов:

Как проверить наличие компрессии дедовским методом: видео

• неровная работа двигателя («троение»);
• ощутимое снижение мощности мотора;
• падение приемистости и динамики разгона;
• сильные хлопки («выстрелы») во впускном и выпускном тракте;
• значительный рост расхода топлива.

Некоторые из вышеперечисленных проблем наблюдаются при неполадках, не связанных с нарушением герметичности камеры сгорания, поэтому перед тем как проверять исправность клапанов, следует измерить компрессию.

Если компрессия в норме, это означает, что камера сгорания герметична и проверка клапанов не требуется, а проблему следует искать в системе зажигания и питания двигателя. Подробнее о возможных причинах, а также о том, как определить проблемный цилиндр, рассказано в статье «Почему двигатель троит на холостых».

Как проверяют клапаны без снятия ГБЦ

Способы проверки клапанов без снятия ГБЦ выбираются в зависимости от симптомов и предполагаемых причин неполадок, а также имеющегося в наличии инструмента. Наиболее распространены следующие методики:

Основные признаки прогара клапанов: видео

• проверка по состоянию свечей;
• осмотр клапанов и цилиндров с помощью эндоскопа;
• выявление обратной тяги в выхлопной системе;
• метод от противного – по состоянию поршней и компрессионных колец;
• диагностика герметичности камеры сгорания;
• измерение зазоров для оценки правильности их регулировки;
• проверка геометрии путем вращения коленвала.

Как проверить правильность регулировки зазоров клапанов

Проблема “как проверить, не зажаты ли клапана?” актуальна для авто с ДВС, в которых величина тепловых зазоров клапанов устанавливается с помощью специальных винтов или шайб. Их необходимо, раз в 30 000–80 000 км (точная периодичность зависит от модели ДВС) проверять и при необходимости регулировать. Проверка осуществляется с помощью набора щупов с шагом 0,05 мм или планки с микрометром.

Проверка зазоров клапанов специальными щупами

Для выполнения процедуры необходимо остудить мотор до рекомендованной температуры (обычно около 20 °C), снять клапанную крышку, после чего с помощью измерительного инструмента проверить соответствие зазоров допускам в контрольных точках, последовательно для каждого клапана. Особенности процесса и величина рекомендованных зазоров зависят от модификации двигателя и могут различаться даже на одной модели.

Помимо периодичности пробега и снижения компрессии признаком необходимости проверки зазоров являются характерный звон ГРМ “на холодную”, который пропадает при прогреве. Эксплуатация двигателя с неверно выставленными зазорами, приводит к перегреву клапанов и их прогоранию.

Как проверить геометрию клапанов: загнуло или нет

Основная причина нарушения геометрии клапанов, когда стержни перекашивает относительно тарелок – контакт их с поршнями в результате обрыва ремня газораспределительного механизма.

Нарушение геометрии клапанов

Такие последствия характерны не для всех моделей и напрямую зависят от конструктивных особенностей двигателя. К примеру, для устанавливающихся на Калины и Гранты моторах с индексом 11183 эта проблема не актуальна, а вот для более поздних модификаций тех же моделей с двигателем 11186 встреча клапанов и поршней при обрыве ремня практически неминуема.

Если автомобиль входит в группу риска после замены ремня, перед запуском двигателя обязательно нужно проверить, не загнуло ли клапана. Без разборки это проще всего сделать, провернув коленвал вручную с помощью ключа, надетого на болт крепления шкива. Свободное вращение указывает на то, что клапаны скорее всего в норме, ощутимое сопротивление – что их геометрия нарушена. Впрочем, если дефект незначительный, определить его таким методом не всегда получается. Более надежный способ – оценка герметичности камеры сгорания с помощью пневмотестера или компрессора, описанная ниже.

Как проверить прогорели клапана или нет без снятия ГБЦ

При падении компрессии в одном или нескольких цилиндрах стоит задуматься о том, как проверить исправность клапанов – прогорели или нет. О том, почему прогорают клапаны, можно прочитать здесь. Аналогичная картина может быть следствием прогара поршня или компрессионных колец, пробоя прокладки ГБЦ, трещины в блоке цилиндров в результате ДТП и т. д. Безразборная проверка исправности клапанного механизма позволяет установить конкретную причину потери компрессии. Сделать такую проверку можно четырьмя способами, описанными ниже.

Проверка клапанов без снятия ГБЦ проводится в первую очередь для подтверждения или исключения их повреждения. Некоторые способы могут указать и на иные причины снижения компрессии. При этом следует учитывать, что безразборная диагностика клапанного механизма может не позволить выявить незначительные дефекты цилиндропоршневой и клапанной групп на ранней стадии.

Проверка клапанов без разборки двигателя по состоянию свечей

Свеча покрыта маслянистым нагаром — явный признак повреждения поршня

Суть метода состоит в визуальном осмотре свечи зажигания, извлеченной из цилиндра с низкой компрессией. Электроды и резьбовая часть сухие – прогорел клапан, если они замаслены или покрыты темным маслянистым нагаром – поврежден поршень или изношены компрессионные либо маслосъемные кольца. Внутренняя часть свечи может быть в масле и из-за повреждения сальников клапанов, однако в этом случае загрязнены будут все свечи, а не только находящаяся в проблемном цилиндре. О диагностике двигателей по цвету нагара на свечах подробно рассказано в отдельной статье.

Как проверить состояние клапанов с помощью банкноты или бумаги

Способ проверки прогоревших клапанов с помощью бумаги: видео

Легко и быстро проверить состояние клапанов при условии, что система питания и зажигания исправны, поможет банкнота или небольшой лист плотной бумаги, который следует держать на расстоянии 3–5 см от выходного отверстия выхлопной трубы. Двигатель при этом должен быть прогрет и запущен.

В исправном автомобиле бумажный лист будет постоянно равномерно вибрировать, периодически отодвигаясь от выхлопа под действием выходящих отработанных газов и снова возвращаясь в первоначальное положение. Если лист периодически засасывает в выхлопную трубу – вероятно прогорел или пропускает один из клапанов. О том, на что указывают следы на листе бумаги или их отсутствие при такой проверке, рассказывает статья о проверке автомобиля при покупке с рук.

Экспресс-проверка при помощи моторного масла и щупа

Этот способ проверки клапанов без снятия ГБЦ основан на исключении проблем с поршневой группой. Прогар поршня можно обнаружить контактным методом при помощи щупа, погружаемого в цилиндр через свечное отверстие. Проблемы с кольцами или выработкой стенок исключаются путём заливки масла в цилиндр с низкой компрессией через то же отверстие, установки свечи на место и запуска двигателя. Если после этого давление вырастет – проблема не в клапанах: залитое масло заполняет зазор между поршнем и стенками цилиндра, через который и уходили газы.

Проверка клапанов без снятия головки с помощью эндоскопа

Проверка клапанов и цилиндров эндоскопом

Эндоскоп позволяет провести диагностику клапанов и цилиндров без разборки мотора при помощи визуального осмотра. Чтобы осмотреть клапаны, потребуется прибор с гибкой головкой либо насадка с зеркалом.

Достоинство метода в возможности не только подтвердить наличие конкретного дефекта, но и определить какой клапан прогорел – впускной или выпускной. Для этого достаточно даже недорогого эндоскопа стоимостью от 500 рублей. Примерно столько же стоит осмотр цилиндров с помощью профессионального прибора на СТО.

Проверка камеры сгорания на герметичность пневмотестером или компрессором

Одна из основных функций клапанов – обеспечение герметичности камеры сгорания на такте сжатия для создания необходимого давления для воспламенения и горения топливовоздушной смеси.

Проверка двигателя пневмотестером: видео

При их повреждении газы и топливная смесь прорываются во впускной или выпускной коллектор, в результате не создается необходимого усилия для перемещения поршня и нарушается нормальная работа ДВС.

Достоверно установить наличие и причину разгерметизации позволяет пневмотестер. Стоимость такого прибора от 5 000 рублей, но вместо него можно использовать обычный автомобильный компрессор для накачивания шин с манометром. Альтернативный вариант – диагностика на СТО, за которую попросят от 500 рублей.

Как проверить состояние клапанов без снятия ГБЦ с помощью компрессора или пневмотестера:

1. Убедиться, что зазоры в клапанном механизме в пределах нормы.
2. Переместить поршень проверяемого цилиндра в верхнюю мертвую точку на такте сжатия, вращая коленвал или ведущее колесо на ближайшей к прямой (обычно 5-я) передаче.

Из герметичной камеры сгорания воздух выходить не должен. Если давление снижается, по звуку и движению воздуха определяем направление утечки – он укажет на конкретную неисправность.

Чем отличается впускной клапан от выпускного

Регулировка теплового зазора производится после его замера, и если он не соответствует необходимому, путем подбора шайбы определенной толщины.

По регламенту проводить проверку и регулировку теплового зазора на ВАЗ 2114 нужно каждые 60 тыс. км пробега, а также при появлении стука клапанов.

Далее рассмотрим порядок действия, при котором производится регулировка теплового зазора на ВАЗ 2114. Все работы не очень сложные, но требуют определенного оснащения. Для выполнения работ понадобиться:

• набор ключей рожковых;
• свечной ключ;
• набор щупов;
• специальное приспособление для выжима клапанов;
• набор регулировочных шайб;
• ветоши;

Набор включает в себя комплект шайб с толщиной от 3,0 мм до 4,5 мм. Интервал размера толщины составляет 0,05 мм, что позволяет при выполнении работ подобрать шайбу необходимой толщины. Данный набор стоит не дешево, однако приобретение его позволит длительное время самостоятельно выполнять все работы, не обращаясь на СТО.

Также для выполнения работ потребуется прокладка клапанной крышки, поскольку она является одноразовой и при снятии крышки должна обязательно заменяться.

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.

Надежность двигателя 1.8 20v

20-клапанные двигатели VAG на удивление надежные и живучие, могут пройти более 500 000 км. Главное, не сильно экономить на обслуживании, особенно на моторном масле.

На и замученные хозяином двигатели продолжают служить достаточно долго, часто с грохотом, шумом и даже сниженным давлением масла. При желании и финансовой возможности эти 20-клапанные моторы относительно недорого реанимируются и приводятся в надлежащее состояние.

Мы постараемся перечислить все его особенности и слабые места этих атмосферных двигателей на примере мотора с обозначением AGN. Этот двигатель снят с Audi A3 2000 года выпуска. Также данный мотор устанавливали на VW Golf 4, VW Bora/Jetta, Skoda Octavia, Seat Leon и Toledo.

Этот двигатель неисправен: у него отсутствует компрессия.

Выпускной клапан

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 рокер, 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.

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.

Проверка и регулировка зазора впускного и выпускного клапанов на дизельных двигателях дизельных двигателях серии WP12 Евро IV

Впускной клапан (610800050049) — элемент механизма газораспределения ДВС, который отвечает за пропуск в рабочую камеру сгорания топливно-воздушной смеси или только воздуха (для дизельных ДВС серии WP12 Евро IV, а также для WP7.270E51, WP7.300E51, WP10NG280E51, WP12.430E50 моторов с непосредственным впрыском). Впускной клапан ГРМ осуществляет открытие доступа в цилиндр двигателя, а затем перекрывает доступ перед тем моментом, когда начнется такт сжатия.

Впускные клапаны изготавливают из особой стали. К такой стали для изготовления клапанов двигателя внутреннего сгорания выдвигаются отдельные требования:

высокая твердость поверхности;

достаточная теплопроводность материала;

узкий коэффициент термического расширения;

противостояние разъедающему влиянию продуктов сгорания;

возможность противостоять регулярным динамическим нагрузкам при высоком нагреве;

Впускной и выпускной клапан — отличия

Главное отличие впускного клапана от выпускного – диаметр тарелки: у впускного она больше, чем у выпускного клапана (610800050050). Почему? Потому что всасывание воздуха из атмосферы в цилиндр под действием разрежения происходит с меньшей скоростью, чем выталкивание его из цилиндра поршнем.

Все просто: количество воздуха (или топливовоздушной смеси) – одинаковое, а скорость – разная. Соответственно, там, где скорость ниже, отверстие шире, а закрывающая его тарелка – больше в диаметре.

Как провести проверку и регулировку зазора впускного и выпускного клапанов на дизельных двигателях дизельных двигателях Weichai WP12 Евро IV?

Проверка и регулировка зазора впускного и выпускного клапанов осуществляется следующим образом:

А. Регулировка клапанов проводиться на холодном двигателе, провернуть коленвал (по часовой стрелке со стороны носка коленвала) так чтобы поршни 1-го и 6-го цилиндра были в верхней мертвой точке. Вращать коленвал до того момента когда засечка на маховике совпадет со стрелкой на перекрывающем щитке смотрового люка.

B. Сняв крышку коромысел клапана, определить в каком из цилиндров такт сжатия в 1-ом или 6-ом (зазор меряется между впускным клапаном цилиндра, который находится на такте сжатия, и коромыслом).

С. По таблице 1 зазор между плоскостью на мостике клапанов и коромыслом проверяется с помощью щупа. Для впускного клапана дизеля WP12, а также для WP7.270E51, WP7.300E51, WP10NG280E51, WP12.430E50 предусмотрен зазор 0,4 мм, выпускного — 0,6 мм. Регулировка зазора может производиться с помощью регулирующего болта на коромысле.

Зазор впускного клапана в холодном состоянии 0,4 мм. Зазор выпускного клапана в холодном состоянии 0,6 мм/

D. После проверки 1-го или 6-го цилиндра необходимо провернуть коленвал на 360°для того, чтобы 1-й цилиндр или 6-й находился на рабочем такте. Далее выполняется регулировка прочих клапанов и других основных деталей двигателя Weichai.

Для выпускного клапана с вспомогательным тормозным устройством EVB, регулировка зазора ведется следующим образом:

Выпускной клапан и регулировка зазора ЕVB

Поршень (612630020152) находится на верхней мертвой точке на такте сжатия;

Ослабить гайку 1;

Регулировку выполнять регулирующим болтом 1 до тех пор, пока зазор между мостом клапана и коромыслом не станет равен 0;

Ослабить гайку 2;

Регулировку выполнять регулирующим болтом 2, вставить щуп 0,6 мм между регулирующим болтом 2 и мостом клапана;

Регулировку болтом 2 выполнять до тех пор, пока маленький поршень не дойдет до упора, и не будет удерживать щуп;

Регулируя зазор клапана 0,6 мм, необходимо вращать регулирующий болт до тех пор, пока не зажмется щуп. Удерживая болт в данном состоянии, законтрить гайку;

Далее выполнять регулировку болтом 1, вставить щуп 0,4 мм между регулирующим болтом 1 и мостом клапана;

Регулировку выполнять регулирующим болтом 1 до тех пор, пока маленький поршень не дойдет до упора и не зажмет щуп. Удерживая болт в данном состоянии, законтрить гайку.

Тщательно проверьте клапанные зазоры, при необходимости отрегулируйте их еще раз.

Про работу ДВС.

@Amtell Вас тоже поправлю немного. Сразу скажу пост не потому, что печет (я чел спокойный), а для обычных автолюбителей, желающих поездить на своём автомобиле без проблем, которых можно избежать просто правильно эксплуатируя авто. Пост длинный, для ЛЛ выводы в конце.

Итак немного истории. Подавляющее большинство современных автомобилей оснащены двигателями, работа которых основывается на так называемом цикле Отто. Доктор Ннколаус Отто открыл свой 4-тактный двигатель в 1876г. и он до настоящего времени является основой практически всех современных автомобильных поршневых двигателей. Как определяется классической теорией 4-тактного цикла Отто впускной клапан открывается, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ), т.е. в верхней точке своего хода в цилиндре. Этот момент соответствует началу такта впуска, при котором смесь воздуха и топлива втягивается в цилиндр через впускную систему. Когда поршень оказывается в нижней мертвой точке (НМТ) такт впуска заканчивается и впускной клапан закрывается. Это конец первого из тактов Отто. Второй такт начинается, когда поршень движется вверх в цилиндре, а впускной и выпускной клапаны закрыты. При этом такте поступившая рабочая смесь сжимается в цилиндре, поэтому этот такт

называется тактом сжатия. Свеча зажигания воспламеняет смесь, когда поршень снова достигает ВМТ и в этот момент начинается такт рабочего хода (расширения) — третий такт цикла Отто. Так как горящая топливовоздушная смесь расширяется, то давление, создаваемое в цилиндре, толкает поршень вниз, он передает свою энергию коленчатому валу, заставляя его вращаться. Поршень достигает HMT в конце цикла рабочего хода, когда открывается выпускной клапан. При этом начинается финальный такт, называемый выпуском. Теперь поршень снова движется вверх, вытесняя отработанные газы через открытый выпускной клапан в выпускную систему. Когда поршень снова достигает ВМТ, выпускной клапан закрывается. Однако идеальный цикл Отто для бензинового двигателя работает только в теории. Общий смысл может указать, что клапаны должны открываться и закрываться в ВМТ и в НМТ, в начале и в конце каждого такта. Однако, за исключением механической непрактичности постоянного открывания и закрывания клапанов, динамичный поток газов имеет такие свойства, которые не поддаются пониманию с точки зрения здравого смысла. При движении с высокими скоростями эти легкие пары имеют характеристики тяжелой жидкости. Они имеют измеримую массу и энергию, которые соответствуют любому движущемуся объекту. Конструкторы двигателей обнаружили, что можно уменьшить потери, вызванные пределами ограничивающими продолжительность открывания и закрывания клапанов, путем увеличения продолжительности тактов работы клапанов.

Открывание впускного клапана немного раньше момента, когда поршень достигает ВМТ и закрывание его после НМТ (обеспечивающие продолжительность открывания клапана более 180° поворота коленчатого вала) увеличивают мощность. Если вы спросите сами себя, как это может помочь, так как поршень двигался в неправильном направлении для нужного потока впускаемой смеси, то это будет хорошим вопросом. Ответ состоит в том, что недостатки этих «несоответствующих» фаз работы клапанов были более чем скомпенсированы некоторыми преимуществами. Во-первых, клапан полностью открывается лишь на малый срок в эти периоды, так что потенциал для обратного потока минимален.Во-вторых,поршень движется намного медленнее рядом с ВМТ и НМТ, что еще больше уменьшает тенденцию для обратного потока. В-третьих, и это самое главное, более ранние и более поздние фазы работы впускных и выпускных клапанов дают клапанам «горячий старт» на кривых их подъема, что позволяет им отойти дальше от своих седел при всех тактах впуска и выпуска.

Имеются и дополнительные динамические эффекты, которые мы обсудим далее, но главным результатом увеличения фаз работы клапанов за пределами ВМТ/НМТ является то, что получено существенное улучшение возможностей наполнения цилиндров и реализуется потенциал мощности.

Увеличение фаз работы клапанов полезно, но это тонко сбалансированная операция. К примеру, удержание впускного клапана открытым, после того как поршень достиг нижней точки такта впуска практично по нескольким причинам: поток при низких величинах подъема клапана минимален;

даже если коленчатый вал может повернуться на значительное число градусов, поршень не сдвинется вверх в отверстии цилиндра намного;

цилиндр обычно не наполняется полностью, частичный вакуум продолжает втягивать смесь в двигатель.

Однако эти преимущества исчезают, если такт впуска увеличивается слишком сильно. В некоторый момент поршень, движущийся вверх в отверстии цилиндра, начинает выдавливать некоторую часть уже втянутой рабочей смеси обратно во впускной коллектор. Если продолжительность открывания клапана увеличивается, то мощность начнет слабеть, особенно на низких оборотах.

Увеличение продолжительности выпуска дает подобные преимущества в мощности и подобные ограничения. Открывание выпускного клапана немного раньше НМТ позволяет большей части отработанных газов с высоким давлением выйти самостоятельно, они выдуваются перед тем, как остальные выдавливаются движением поршня. Это уменьшает давление на поршень, которое сокращает потери на прокачивание и улучшает мощность. В заключение, подобно впускному клапану, положения более раннего открывания и более позднего закрывания клапана относительно седла при такте выпуска уменьшают сопротивление между клапаном и головкой и улучшают характеристики потока. Однако, если выпускной клапан открывается слишком рано, сжатые газы, которые могли бы давить на поршень и вырабатывать мощность, будут освобождаться слишком быстро, рассеивая потенциально полезную энергию.

Когда впускной клапан открывается раньше, а выпускной клапан закрывается поздно, имеется период времени, когда оба клапана открыты. Этот период перекрытия клапанов имеет место, когда поршень находится около ВМТ. Открывание обоих клапанов одновременно может не показаться хорошей идеей, однако, такая технология сжимает движущуюся массу потока выхлопных газов как своеобразный «пылесос», чтобы вытянуть оставшиеся газы. Фактически, этот эффект пылесоса такой сильный, что он также помогает начать впуск потока. Этот более ранний впускной поток, вызванный энергией выхлопных газов, называется продувкой, и он улучшает наполнение цилиндра и увеличивает мощность, особенно на высоких оборотах.

На высоких оборотах увеличенные такты работы клапанов являются как раз тем, что надо. Увеличенная длительность такта впуска позволяет лучше наполнять цилиндр, а увеличенная длительность такта выпуска эффективнее удаляет выхлопные газы. Вдобавок к этому, увеличенное перекрытие клапанов может добавить легкий эффект наддува путем втягивания большего количества свежей смеси в цилиндр, чем поступало бы в цилиндр при работе одного только поршня.

К сожалению, при высоких оборотах двигателя очень раннее открывание впускного клапана и большое перекрытие клапанов может привести к другой неприятности. Если выпускная система настроена правильно и «всасывание» от продувки высоко, то у потока может быть настолько высокая энергия, что исходная поступающая рабочая смесь может прорываться в цилиндре поперек камеры сгорания и выходить наружу через выпускной канал. Это попусту расходует топливо и серьезно влияет на расход топлива.

На «гражданских» четырехцилиндровых авто перекрытие всегда небольшое и может меняться в различных режимах при помощи CVVT.

Клапана: описание, 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 тарелка клапана и стержень клапана. Переход от стержня к тарелке 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, тарелка 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: тарелку 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 1,5-2,5mm. 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.

Конструкция клапана и термины:

1) общая длина клапана (L)

2) общая толщина тарелки

4) высота края тарелки

5) упрочнение седла

6) головка клапана

7) диаметр стержня клапана (d)

8) стержень клапана

9) область канавки

10) закаленная поверхность конца стержня

11) длина скольжения

13) угол посадки клапана (α)

14) поверхность тарелки

15) диаметр тарелки клапана (D)

Впускные и выпускные клапаны разделяются на:

Цельнометаллический (монометаллический) клапан — производятся только из одного материала. При этом выбирается такой материал, который отвечает необходимым требованиям, а именно, обладает высокой теплостойкостью и хорошими антифрикционными свойствами.

Биметаллический клапан — конструкция клапана позволяет сочетать материал с высокой термостойкостью (тарелка клапана) и материал стержня клапана, который можно закалить (конец стержня), который, помимо этого, обладает хорошими антифрикционными свойствами с направляющей клапана. Соединение материалов осуществляется путем сварки трением.

Клапан с наполнителем (натрий или специальные соли) — применяются преимущественно для понижения температуры в особо опасной области галтели, специально просверленные полости заполняются натрием. Это сопровождается еще одним положительным эффектом — уменьшением веса самого клапана. Пустотелые, незаполненные впускные клапаны применяются только в целях уменьшения массы клапана. Чтобы достичь понижения температуры клапана, примерно 60% объема высверленной полости стержня клапана наполняется натрием и закупоривается методом сварки трением. Натрий плавится при температуре 97,5°C, его плотность составляет 0,97г/см³ и он является отличным проводником тепла. Во время работы двигателя натрий становится жидким и приводится в возвратно-поступательное движение под воздействием сил инерции в стержне клапана — "эффект миксера". Натрий при этом передает часть образующегося при сгорании тепла с тарелки клапана в область его стержня. Оттуда тепло выводится через направляющую клапана. Таким образом, удается понизить температуру на тарелке клапана на 80°C-150°C.