Впускной Клапан

В этом выпуске мы поговорим о впускных и выпускных клапанах, однако, прежде чем вдаваться в подробности, мы рассмотрим эти элементы в контексте для лучшего понимания. Двигателю необходимы средства для распределения всасываемых и выхлопных газов, для контроля и перемещения их через коллектор во впускной коллектор, камеру сгорания и выпускной коллектор. Это достигается с помощью ряда механизмов, образующих систему, называемую распределением.

Двигателю внутреннего сгорания требуется топливно-воздушная смесь, которая при сгорании приводит в движение механизмы двигателя. В коллекторе воздух фильтруется и направляется во впускной коллектор, где осуществляется дозирование топливной смеси через такие системы, как карбюратор или впрыск.

Готовая смесь поступает в камеру сгорания, где этот газ сгорает и, таким образом, преобразует тепловую энергию в механическую. После завершения процесса необходимо, чтобы продукты сгорания покинули камеру и позволили циклу повториться. Чтобы развить этот процесс, двигатель должен контролировать впуск и выпуск газа в каждом цилиндре, это достигается с помощью впускных и выпускных клапанов, которые будут отвечать за открытие и закрытие каналов в нужное время.

ЦИКЛЫ ДВИГАТЕЛЯ

Работа четырехтактного двигателя состоит из четырех этапов:

ВХОД

На этом этапе впускной клапан открывается, пропуская воздух, поступающий извне, что приводит к опусканию поршня, а также к перемещению шатуна и коленчатого вала.

СЖАТИЕ

На этом этапе закрыты впускной и выпускной клапаны. При вращении коленчатого вала шатун и поршень поднимаются, это позволяет впрыскиваемому во впускной ступени воздуху увеличивать свое давление в несколько раз, в конце такта сжатия впрыскивается топливо и воздух под высоким давлением.

МОЩНОСТЬ

В рабочем такте поршень начинает опускаться, поскольку сжатая воздушно-топливная смесь воспламеняется свечой зажигания, что приводит к взрыву внутри камеры сгорания.

ВЫПУСК

Наконец, на этом этапе коленчатый вал поворачивается вправо, тем самым перемещая шатун, чтобы поршень мог вернуться вверх, в то время как выпускной клапан открыт, и позволяет газам сгорания выходить через него.

ЧТО ТАКОЕ ВПУСКНОЙ И ВЫПУСКНОЙ КЛАПАНЫ?

Впускные и выпускные клапаны — это элементы, функцией которых является управление потоком жидкости или газа; те, которые используются во впуске и выпуске четырехтактного двигателя, обычно представляют собой седельные клапаны.

Какова роль этих клапанов? Клапаны являются прецизионными частями двигателя и выполняют четыре очень важные задачи в работе двигателя:

• Блокирующие участки потока.
• Контроль газообмена.
• Герметичное закрытие цилиндров.
• Рассеивание тепла, поглощенного от сгорания выхлопных газов, передача его на вкладыши седел клапанов и направляющие клапанов. При температуре до 800ºC каждый клапан открывается и закрывается до 70 раз в секунду и в течение срока службы двигателя выдерживает в среднем 300 миллионов изменений нагрузки.

ФУНКЦИИ

ВПУСКНЫЕ КЛАПАНЫ

Впускной клапан выполняет функцию соединения впускного коллектора с цилиндром в зависимости от времени распределения. Как правило, они изготавливаются только из одного металла, стали с примесями хрома и кремния, которые обеспечивают хорошую устойчивость к нагреву и работе. Некоторые области металла, такие как седло, шток и головка, обычно закаляются для уменьшения износа. Охлаждение этого клапана происходит за счет его контакта с топливно-воздушной смесью, которая в значительной степени рассеивает свою температуру, как правило, при контакте со штоком, а его рабочая температура достигает 200-300°С.

ВЫПУСКНЫЕ КЛАПАНЫ

Выпускной клапан находится в постоянном контакте с выхлопными газами, имеющими очень высокую температуру, поэтому они должны иметь более прочную конструкцию, чем впускные клапаны.

Накопленное в клапане тепло выделяется через его седло на 75%, неудивительно, что оно достигает температуры 800 ºC. Из-за своей уникальной функции этот клапан должен быть изготовлен из разных материалов, его головка и шток обычно изготавливаются из стали с хромовым и магниевым сплавом, поскольку он обладает отличными свойствами сопротивления окислению и высоким температурам. Верхняя часть штока обычно изготавливается из хром-кремния. Для теплопроводности изготавливают полые днища и штоки, заполненные натрием, так как этот материал имеет функцию быстрой передачи тепла в зону охлаждения, снижая температуру днища до 100ºС.

ТИП КЛАПАНОВ

МОНОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КЛАПАН

Изготавливается рационально методом горячей экструзии или штамповки.

БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КЛАПАНЫ

Это делает возможным идеальное сочетание материалов как для штока, так и для головки.

ПОЛЫЕ КЛАПАНЫ

Эта технология используется с одной стороны для снижения веса, а с другой для охлаждения. Наполненный натрием (температура плавления 97,5ºC), он может передавать тепло от головки клапана к штоку за счет эффекта перемешивания жидкого натрия и достигать снижения температуры от 80º до 150ºC.