Mootori ventiil. Eesmärk, seade, disain
Sisu
Iga auto neljataktilise sisepõlemismootori töötamiseks sisaldab selle seade palju erinevaid osi ja mehhanisme, mis on omavahel sünkroonitud. Selliste mehhanismide hulgas on ajastus. Selle ülesanne on tagada ventiili ajastuse õigeaegne töö. Mis see on, on üksikasjalikult kirjeldatud siin.
Lühidalt, gaasijaotusmehhanism avab sisselaske- / väljalaskeklapi õigel ajal, et tagada protsessi ajastus silindris konkreetse käigu sooritamisel. Mõnel juhul on nõutav, et mõlemad augud oleksid suletud, teises üks või isegi mõlemad lahti.
Vaatame lähemalt ühte detaili, mis võimaldab teil seda protsessi stabiliseerida. See on klapp. Mis on selle disaini eripära ja kuidas see töötab?
Mis on mootori ventiil
Ventiil on silindripea sisse paigaldatud metallosa. See on osa gaasijaotusmehhanismist ja seda juhib nukkvõll.
Sõltuvalt auto modifikatsioonist on mootoril madalam või ülemine ajastus. Esimene võimalus on endiselt jõuseadmete mõnes vanas modifikatsioonis. Enamik tootjaid on juba ammu üle läinud teist tüüpi gaasijaotussüsteemidele.
Selle põhjuseks on see, et sellist mootorit on lihtsam häälestada ja parandada. Ventiilide reguleerimiseks piisab klapi katte eemaldamisest ja kogu seadet pole vaja lahti võtta.
Seadme eesmärk ja omadused
Ventiil on vedruga koormatud element. Rahulikus olekus sulgeb see tihedalt augu. Kui nukkvõll pöörleb, lükkab sellel asuv nukk klapi alla ja langetab seda. See avab augu. Nukkvõlli konstruktsiooni on üksikasjalikult kirjeldatud dokumendis veel üks ülevaade.
Igal osal on oma funktsioon, mida on lähedalt asuva sarnase elemendi jaoks struktuuriliselt võimatu täita. Silindris on vähemalt kaks ventiili. Kallimates mudelites on neid neli. Enamasti on need elemendid paarikaupa ja need avavad erinevaid aukude rühmi: ühed on sisselaskeavad ja teised väljalaskeavad.
Sisselaskeklapid vastutavad õhu ja kütuse segu värske osa sissevõtmise eest silindrisse ning otsepritsega mootorites (kütusepritsesüsteemi tüüp, siin) - värske õhu maht. See protsess toimub hetkel, kui kolb teostab sisselaskeava (ülemisest surnud punktist pärast heitgaasi eemaldamist liigub see allapoole).
Väljalaskeklappidel on sama avanemispõhimõte, ainult neil on erinev funktsioon. Nad avavad augu põlemisproduktide eemaldamiseks väljalaskekollektorisse.
Mootori klapi disain
Kõnealused osad kuuluvad gaasijaotusseadme ventiilide rühma. Koos teiste osadega muudavad need ventiili ajastust õigeaegselt.
Mõelge ventiilide ja nendega seotud osade disainifunktsioonidele, millest sõltub nende efektiivne töö.
Ventiilid
Ventiilid on varda kujul, mille ühel küljel on pea või poppelement ja teiselt poolt - kand või ots. Lame osa on ette nähtud silindripea avade tihedaks tihendamiseks. Taldriku ja varda vahel tehakse sujuv üleminek, mitte samm. See võimaldab ventiili sujuvamaks muuta, nii et see ei tekitaks vastupanu vedeliku liikumisele.
Samas mootoris on sisselaske- ja väljalaskeklapid veidi erinevad. Nii et esimest tüüpi osadel on laiem plaat kui teisel. Selle põhjuseks on kõrge temperatuur ja kõrge rõhk, kui põlemisproduktid eemaldatakse gaasi väljalaskeava kaudu.
Osade odavamaks muutmiseks on klapid kahes osas. Need erinevad koostise poolest. Need kaks osa on ühendatud keevitamise teel. Eraldi elemendiks on ka väljalaskeklapi ketas. See ladestub teist tüüpi metallist, millel on kuumuskindlad omadused, samuti vastupidavus mehaanilisele pingele. Lisaks nendele omadustele on väljalaskeklappide ots rooste tekkeks vähem altid. Tõsi, see osa paljudes ventiilides on valmistatud materjalist, mis on identne metalliga, millest plaat on valmistatud.
Sisselaskeelementide pead on tavaliselt lamedad. Sellel disainil on nõutav jäikus ja teostamise lihtsus. Uuendatud mootoritele saab paigaldada nõgusad ketasklapid. See disain on veidi kergem kui tavaline analoog, vähendades seeläbi inertsjõudu.
Mis puutub väljalaskeava kolleegidesse, siis on nende pea kuju kas lame või kumer. Teine võimalus on tõhusam, kuna tänu oma sujuvale disainile tagab see gaaside parema eemaldamise põlemiskambrist. Lisaks on kumer plaat vastupidavam kui tasane analoog. Teiselt poolt on selline element raskem, mille tõttu kannatab selle inerts. Seda tüüpi osade jaoks on vaja jäigemaid vedrusid.
Samuti on seda tüüpi ventiilide varre konstruktsioon sisselaskeosadest veidi erinev. Parema soojuse hajumise tagamiseks elemendist on riba paksem. See suurendab vastupidavust detaili tugevale kuumutamisele. Sellel lahendusel on aga puudus - see loob suurema vastupanu eemaldatud gaasidele. Vaatamata sellele kasutavad tootjad endiselt seda disaini, sest heitgaas eraldub tugeva rõhu all.
Täna toimub sundjahutusega klappide uuenduslik areng. Sellel modifikatsioonil on õõnes südamik. Vedel naatrium pumbatakse selle õõnsusse. See aine aurustub tugevalt kuumutades (asub pea lähedal). Selle protsessi tulemusena neelab gaas metallseintest soojust. Ülespoole tõustes gaas jahtub ja kondenseerub. Vedelik voolab alla alusele, kus protsessi korratakse.
Selleks, et klapid tagaksid liidese tiheduse, valitakse istmele ja kettale viil. Sammu kõrvaldamiseks tehakse seda ka kaldega. Ventiilide paigaldamisel mootorile hõõrutakse need vastu pead.
Istme ja pea ühenduse tihedust mõjutab õlal tekkiv korrosioon ja väljalaskeavad kannatavad sageli süsiniku sadestuste all. Ventiili eluea pikendamiseks on mõned mootorid varustatud täiendava mehhanismiga, mis ventiili veidi välja pöörab, kui väljalaskeava on suletud. See eemaldab tekkinud süsiniku ladestused.
Mõnikord juhtub, et klapi vars puruneb. See põhjustab detaili kukkumise silindrisse ja mootori kahjustamist. Ebaõnnestumiseks piisab, kui väntvõll teeb paar inertsiaalset pööret. Selle olukorra vältimiseks võivad autoventiilide tootjad varustada detaili kinnitusrõngaga.
Natuke klapi kanna omadustest. Sellele osale mõjub hõõrdejõud, kuna seda mõjutab nukkvõlli nukk. Ventiili avanemiseks peab nukk selle vedru surumiseks piisava jõuga alla suruma. See seade peab saama piisavalt määrimist ja et see ei kuluks kiiresti, on see karastatud. Mõned mootorikonstruktorid kasutavad varda kulumise vältimiseks spetsiaalseid mütsid, mis on valmistatud sellistele koormustele vastupidavatest materjalidest.
Vältimaks klapi kuumutamisel hülsi sisse kinni jäämist, on taldriku lähedal olev varreosa veidi õhem kui kannaosa. Ventiili vedru kinnitamiseks tehakse klappide otsa kaks soont (mõnel juhul üks), millesse sisestatakse toe kreekerid (fikseeritud plaat, kus vedru toetub).
Klapivedrud
Vedru mõjutab klapi efektiivsust. See on vajalik selleks, et pea ja iste tagaksid tiheda ühenduse ja töökeskkond ei tungiks läbi moodustunud fistuli. Kui see osa on väga jäik, kulub klapivarre nukkvõlli nukk või kand kiiresti. Teisest küljest ei suuda nõrk vedru tagada kahe elemendi tihedat sobivust.
Kuna see element töötab kiiresti muutuvate koormuste tingimustes, võib see puruneda. Kiirete purunemiste vältimiseks kasutavad jõuülekande tootjad erinevat tüüpi vedrusid. Mõnes ajastuses on paigaldatud topelttüübid. See muudatus vähendab üksiku elemendi koormust, pikendades seeläbi selle tööiga.
Selles konstruktsioonis on vedrudel pöörete teistsugune suund. See väldib katkise osa osakeste sattumist teise pöörde vahele. Nende elementide valmistamiseks kasutatakse vedruterast. Pärast toote moodustumist see karastatakse.
Servades on iga vedru maandatud nii, et kogu laagriosa puutub kokku klapipea ja silindripea külge kinnitatud ülemise plaadiga. Osa oksüdeerumise vältimiseks kaetakse see kaadmiumikihiga ja tsingitakse.
Lisaks klassikalistele ajastusklappidele saab spordisõidukites kasutada pneumaatilist ventiili. Tegelikult on see sama element, ainult selle käivitab spetsiaalne pneumaatiline mehhanism. Tänu sellele saavutatakse selline töötamise täpsus, et mootor on võimeline arendama uskumatuid pöördeid - kuni 20 tuhat.
Selline areng ilmnes juba 1980. aastatel. See aitab kaasa aukude selgemale avanemisele / sulgemisele, mida ükski vedru ei suuda pakkuda. Selle ajami toiteallikaks on klapi kohal olevas mahutis olev surugaas. Kui nukk klapile satub, on löögijõud umbes 10 baari. Ventiil avaneb ja kui nukkvõll nõrgendab lööki selle kannale, tagastab surugaas detaili kiiresti oma kohale. Võimalike lekete tõttu rõhulanguse vältimiseks on süsteem varustatud täiendava kompressoriga, mille mahuti on rõhul umbes 200 baari.
Seda süsteemi kasutatakse MotoGP klassi mootorratastel. See ühe liitri mootorimahuga transport on võimeline arendama 20–21 tuhat väntvõlli pööret. Üks sarnase mehhanismiga mudel on üks Aprilia mootorrataste mudelitest. Selle võimsus oli uskumatu 240 hj. Tõsi, see on kaherattalise sõiduki jaoks liiga palju.
Klapijuhikud
Selle osa roll klapi töös on tagada, et see liiguks sirgjooneliselt. Varrukas aitab ka varda jahutada. See osa vajab pidevat määrimist. Vastasel korral on vardal pidev termiline pinge ja varrukas kulub kiiresti.
Materjal, mida saab selliste pukside valmistamiseks kasutada, peab olema kuumuskindel, taluma pidevat hõõrdumist, eemaldama hästi külgnevast osast kuumuse ja taluma kõrgeid temperatuure. Selliseid nõudeid võib täita pärliitsest hallmalmist, alumiiniumpronksist, kroomitud või kroom-nikliga keraamikast. Kõigil neil materjalidel on poorne struktuur, mis aitab õli nende pinnal hoida.
Väljalaskeklapi puksil on varre vahel veidi rohkem ruumi kui sisselaskeava ekvivalendil. Selle põhjuseks on heitgaaside eemaldamise ventiili suurem soojuspaisumine.
Klapiistmed
See on silindripea ava kontakt silindri ja klapi ketta lähedal. Kuna see peaosa on mehaaniliste ja termiliste pingete all, peab sellel olema hea vastupidavus suurele kuumusele ja sagedastele löökidele (kui auto sõidab kiiresti, on nukkvõlli pöörded nii suured, et klapid kukuvad sõna otseses mõttes istmele).
Kui silindriplokk ja selle pea on valmistatud alumiiniumisulamist, on klapi istmed tingimata terasest. Malm tuleb selliste koormustega juba hästi toime, nii et selle modifikatsiooni sadul tehakse peas ise.
Saadaval on ka pistikühendusega sadulad. Need on valmistatud legeeritud malmist või kuumuskindlast terasest. Nii et elemendi viil ei kuluta nii palju, viiakse see läbi kuumuskindla metalli kihistamise teel.
Sisetool kinnitatakse peaauku erineval viisil. Mõnel juhul surutakse see sisse ja elemendi ülemisse ossa tehakse soon, mis paigaldamise ajal täidetakse peakere metalliga. See loob sõlme terviklikkuse erinevatest metallidest.
Terasest iste kinnitatakse pea kere ülaosa laiendamise teel. Seal on silindrikujulised ja koonilised sadulad. Esimesel juhul on need paigaldatud peatuseni ja teisel on väike otsavahe.
Mootori klappide arv
Tavalisel neljataktilisel sisepõlemismootoril on üks nukkvõll ja kaks ventiili silindri kohta. Selles konstruktsioonis vastutab üks osa õhu või lihtsalt õhu segu sissepritsimise eest (kui kütusesüsteemil on otseprits), teine vastutab heitgaaside väljalaskekollektorisse viimise eest.
Efektiivsem töö mootori modifikatsioonis, kus silindris on neli ventiili - kaks iga faasi kohta. Tänu sellele konstruktsioonile tagatakse kambri parem täitmine uue VTS-i või õhu osaga, samuti heitgaaside kiirendatud eemaldamine ja silindri õõnsuse ventilatsioon. Autosid hakati selliste mootoritega varustama alates eelmise sajandi 70. aastatest, ehkki selliste üksuste väljatöötamine algas 1910. aastate esimesel poolel.
Praeguseks on jõuseadmete töö parandamiseks mootori arendus, milles on viis ventiili. Kaks väljalaskeava jaoks ja kolm sisselaskeava jaoks. Selliste üksuste näiteks on kontserni Volkswagen-Audi mudelid. Kuigi sellise mootori hammasrihma tööpõhimõte on identne klassikaliste variantidega, on selle mehhanismi disain keeruline, mistõttu uuenduslik arendus on kallis.
Sarnast mittestandardset lähenemisviisi kasutab ka autotootja Mercedes-Benz. Mõned selle autotootja mootorid on varustatud kolme ventiiliga silindri kohta (2 sisselaskeava, 1 väljalaskeava). Lisaks on poti igasse kambrisse paigaldatud kaks süüteküünalt.
Tootja määrab ventiilide arvu kambri suuruse järgi, millesse kütus ja õhk sisenevad. Selle täitmise parandamiseks on vaja tagada BTC värske osa parem voolamine. Selleks saate suurendada ava läbimõõtu ja koos sellega plaadi suurust. Sellel moderniseerimisel on aga omad piirid. Kuid on täiesti võimalik paigaldada täiendav sisselaskeklapp, nii et autotootjad töötavad välja just selliseid silindripea modifikatsioone. Kuna sisselaske kiirus on olulisem kui heitgaas (heitgaas eemaldatakse kolvi rõhu all), on paaritu arvu ventiilide korral alati rohkem sisselaskeelemente.
Millest klapid on valmistatud
Kuna klapid töötavad maksimaalse temperatuuri ja mehaanilise pinge all, on need valmistatud metallist, mis on selliste tegurite suhtes vastupidav. Eelkõige soojeneb ja puutub kokku ka mehaanilise pingega, mis on kontakti koht istme ja klapi ketta vahel. Suurel mootori pöörlemiskiirusel vajuvad klapid kiiresti istmetele, tekitades detaili servades šoki. Samuti kuumutatakse õhu ja kütuse segu põlemisel plaadi õhukesed servad järsult.
Lisaks klapikettale on pinges ka klapihülsid. Negatiivsed tegurid, mis põhjustavad nende elementide kulumist, on ebapiisav määrimine ja pidev hõõrdumine klapi kiire liikumise ajal.
Nendel põhjustel esitatakse ventiilidele järgmised nõuded:
- Nad peavad tihendama sisse- ja väljalaskeava;
- Tugeva kuumutamise korral ei tohiks plaadi servad sadulast löögist deformeeruda;
- Peab olema hästi sujuv, et sissetuleva või väljuva meediumi suhtes ei tekitataks vastupanu;
- Osa ei tohiks olla raske;
- Metall peab olema sitke ja vastupidav;
- Ei tohiks läbida tugevat oksüdeerumist (kui auto sõidab harva, ei peaks peade servad roostetama).
Osa, mis avas augu diiselmootorites, soojeneb kuni 700 kraadi ja bensiini kolleegides - kuni 900 üle nulli. Olukorra muudab keeruliseks asjaolu, et nii tugeva kuumutamise korral ei klapi avatud klapp. Väljalaskeklapp võib olla valmistatud igast legeeritud terasest, mis talub suurt kuumust. Nagu juba mainitud, on üks ventiil valmistatud kahest erinevat tüüpi metallist. Pea on valmistatud kõrge temperatuuriga sulamitest ja vars on süsinikterasest.
Mis puutub sisselaskeelementidesse, siis jahutatakse neid kokkupuutel istmega. Kuid ka nende temperatuur on kõrge - umbes 300 kraadi, mistõttu pole lubatud, et osa kuumutamisel deformeerub.
Kroom kuulub sageli ventiilide toormaterjali hulka, mis suurendab selle termilist stabiilsust. Bensiini, gaasi või diislikütuse põlemisel eralduvad mõned ained, mis võivad metalliosi agressiivselt mõjutada (näiteks plioksiid). Kõrvaltoimete vältimiseks võib klapipea materjali lisada nikli, mangaani ja lämmastikuühendeid.
Ja lõpuks. Kellegi jaoks pole saladus, et mis tahes mootori klapid põlevad aja jooksul läbi. Siin on lühike video selle põhjustest:
Küsimused ja vastused:
Mida teevad klapid mootoris? Avanedes lasevad sisselaskeklapid värske õhu (või õhu/kütuse segu) silindrisse siseneda. Avatud väljalaskeklapid suunavad heitgaasid väljalaskekollektorisse.
Kuidas aru saada, et klapid põlesid? Põlenud ventiilide peamine sümptom on mootori väljalülitamine, olenemata kiirusest. Samal ajal väheneb mootori võimsus korralikult ja kütusekulu suureneb.
Millised osad avavad ja sulgevad klappe? Klapi vars on ühendatud nukkvõlli labadega. Paljudes kaasaegsetes mootorites on nende osade vahele paigaldatud ka hüdrotõstukid.
2 комментария
Hussein
salaami. manim masani Vaz 21099 . Lubage mul öelda üks reväär igast kuust. kiiresti põlema. mis võiks olla selle põhjuseks
Ash
5. Klapid on laadimise ajal minn.