Ο μηχανισμός βαλβίδας του κινητήρα, η συσκευή και η αρχή λειτουργίας του

Ο μηχανισμός βαλβίδας είναι ένας άμεσος ενεργοποιητής χρονισμού, ο οποίος εξασφαλίζει την έγκαιρη παροχή του μείγματος αέρα-καυσίμου στους κυλίνδρους του κινητήρα και την επακόλουθη απελευθέρωση καυσαερίων. Τα βασικά στοιχεία του συστήματος είναι οι βαλβίδες, οι οποίες, μεταξύ άλλων, πρέπει να διασφαλίζουν τη στεγανότητα του θαλάμου καύσης. Αντιμετωπίζουν μεγάλα φορτία, επομένως η εργασία τους υπόκειται σε ειδικές απαιτήσεις.

Τα κύρια στοιχεία του μηχανισμού βαλβίδας

Ο κινητήρας απαιτεί τουλάχιστον δύο βαλβίδες ανά κύλινδρο, μια εισαγωγή και μια εξαγωγή, για να λειτουργήσει σωστά. Η ίδια η βαλβίδα αποτελείται από ένα στέλεχος και μια κεφαλή σε μορφή πλάκας. Η έδρα είναι όπου η κεφαλή της βαλβίδας συναντά την κυλινδροκεφαλή. Οι βαλβίδες εισαγωγής έχουν μεγαλύτερη διάμετρο κεφαλής από τις βαλβίδες εξαγωγής. Αυτό εξασφαλίζει καλύτερη πλήρωση του θαλάμου καύσης με το μείγμα αέρα-καυσίμου.

Τα κύρια στοιχεία του μηχανισμού:

• βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής - σχεδιασμένες να εισέρχονται στο μείγμα αέρα-καυσίμου και στα καυσαέρια από τον θάλαμο καύσης.
• δακτύλιοι οδηγών - εξασφαλίστε την ακριβή κατεύθυνση κίνησης των βαλβίδων.
• ελατήριο - επαναφέρει τη βαλβίδα στην αρχική της θέση.
• έδρα βαλβίδας - ο τόπος επαφής της πλάκας με την κυλινδροκεφαλή.
• κροτίδες - χρησιμεύουν ως στήριγμα για το ελατήριο και διορθώνουν ολόκληρη τη δομή).
• Τσιμούχες στελέχους βαλβίδας ή δακτύλιοι σφενδόνης λαδιού - εμποδίζει την είσοδο λαδιού στον κύλινδρο.
• ωθητής - μεταδίδει την πίεση από το έκκεντρο εκκεντροφόρου.

Τα έκκεντρα στον εκκεντροφόρο άξονα πιέζουν τις βαλβίδες, οι οποίες έχουν ελατήριο για να επιστρέψουν στην αρχική τους θέση. Το ελατήριο στερεώνεται στη ράβδο με κροτίδες και μια πλάκα ελατηρίου. Για την απόσβεση των κραδασμών συντονισμού, μπορούν να εγκατασταθούν στη ράβδο όχι ένα, αλλά δύο ελατήρια με ευέλικτη περιέλιξη.

Το χιτώνιο οδηγού είναι ένα κυλινδρικό κομμάτι. Μειώνει την τριβή και εξασφαλίζει την ομαλή και σωστή λειτουργία της ράβδου. Κατά τη λειτουργία, αυτά τα μέρη υπόκεινται επίσης σε καταπόνηση και θερμοκρασία. Ως εκ τούτου, για την κατασκευή τους χρησιμοποιούνται κράματα ανθεκτικά στη φθορά και ανθεκτικά στη θερμότητα. Οι δακτύλιοι εξαγωγής και βαλβίδας εισαγωγής είναι ελαφρώς διαφορετικοί μεταξύ τους λόγω της διαφοράς στο φορτίο.

Πώς λειτουργεί ο μηχανισμός της βαλβίδας

Οι βαλβίδες εκτίθενται συνεχώς σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις. Αυτό απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή στο σχεδιασμό και τα υλικά αυτών των εξαρτημάτων. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για την ομάδα καυσαερίων, καθώς τα θερμά αέρια εξέρχονται από αυτήν. Η πλάκα βαλβίδας εξαγωγής στους βενζινοκινητήρες μπορεί να θερμανθεί έως 800˚C - 900˚C και σε κινητήρες ντίζελ 500˚C - 700˚C. Το φορτίο στην πλάκα της βαλβίδας εισαγωγής είναι αρκετές φορές μικρότερο, αλλά φτάνει τους 300˚С, που είναι επίσης πολύ.

Ως εκ τούτου, στην παραγωγή τους χρησιμοποιούνται ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα μετάλλων με πρόσθετα κραμάτων. Επιπλέον, οι βαλβίδες εξαγωγής έχουν συνήθως ένα κοίλο στέλεχος γεμάτο νάτριο. Αυτό είναι απαραίτητο για καλύτερη θερμορύθμιση και ψύξη της πλάκας. Το νάτριο μέσα στη ράβδο λιώνει, ρέει και παίρνει μέρος της θερμότητας από την πλάκα και τη μεταφέρει στη ράβδο. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να αποφευχθεί η υπερθέρμανση του εξαρτήματος.

Κατά τη λειτουργία, μπορεί να σχηματιστούν εναποθέσεις άνθρακα στη σέλα. Για να μην συμβεί αυτό, χρησιμοποιούνται σχέδια για την περιστροφή της βαλβίδας. Το κάθισμα είναι ένας δακτύλιος από κράμα χάλυβα υψηλής αντοχής που πιέζεται απευθείας στην κυλινδροκεφαλή για πιο σφιχτή επαφή.

Επιπλέον, για τη σωστή λειτουργία του μηχανισμού, είναι απαραίτητο να τηρηθεί το ρυθμιζόμενο θερμικό διάκενο. Οι υψηλές θερμοκρασίες προκαλούν διαστολή εξαρτημάτων, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργία της βαλβίδας. Το κενό μεταξύ των εκκεντροφόρων και των ωθητικών ρυθμίζεται επιλέγοντας ειδικές μεταλλικές ροδέλες συγκεκριμένου πάχους ή τους ίδιους τους ωθητές (γυαλιά). Εάν ο κινητήρας χρησιμοποιεί υδραυλικά ανυψωτικά, τότε το κενό ρυθμίζεται αυτόματα.

Ένα πολύ μεγάλο διάκενο εμποδίζει το πλήρες άνοιγμα της βαλβίδας και επομένως οι κύλινδροι θα γεμίσουν με φρέσκο ​​μείγμα λιγότερο αποτελεσματικά. Ένα μικρό κενό (ή η έλλειψή του) δεν θα επιτρέψει στις βαλβίδες να κλείσουν εντελώς, γεγονός που θα οδηγήσει σε εξάντληση της βαλβίδας και μείωση της συμπίεσης του κινητήρα.

Ταξινόμηση ανά αριθμό βαλβίδων

Η κλασική έκδοση του τετράχρονου κινητήρα απαιτεί μόνο δύο βαλβίδες ανά κύλινδρο για να λειτουργήσει. Αλλά οι σύγχρονοι κινητήρες αντιμετωπίζουν όλο και περισσότερες απαιτήσεις όσον αφορά την ισχύ, την κατανάλωση καυσίμου και το σεβασμό προς το περιβάλλον, επομένως αυτό δεν τους αρκεί πλέον. Δεδομένου ότι όσο περισσότερες βαλβίδες, τόσο πιο αποτελεσματικό θα είναι να γεμίσετε τον κύλινδρο με νέα φόρτιση. Σε διάφορες χρονικές στιγμές, τα ακόλουθα σχήματα δοκιμάστηκαν σε κινητήρες:

• τριών βαλβίδων (είσοδος - 2, έξοδος - 1).
• τέσσερις βαλβίδες (είσοδος - 2, εξάτμιση - 2).
• πέντε βαλβίδων (είσοδος - 3, εξάτμιση - 2).

Καλύτερο γέμισμα και καθαρισμός των κυλίνδρων επιτυγχάνεται με περισσότερες βαλβίδες ανά κύλινδρο. Αλλά αυτό περιπλέκει τη σχεδίαση του κινητήρα.

Σήμερα, οι κινητήρες με 4 βαλβίδες ανά κύλινδρο είναι οι πιο δημοφιλείς. Ο πρώτος από αυτούς τους κινητήρες εμφανίστηκε το 1912 στο Peugeot Gran Prix. Εκείνη την εποχή, αυτή η λύση δεν χρησιμοποιήθηκε ευρέως, αλλά από το 1970 άρχισαν να παράγονται ενεργά αυτοκίνητα μαζικής παραγωγής με τέτοιο αριθμό βαλβίδων.

Σχεδιασμός κίνησης

Ο εκκεντροφόρος άξονας και η κίνηση χρονισμού είναι υπεύθυνα για τη σωστή και έγκαιρη λειτουργία του μηχανισμού της βαλβίδας. Ο σχεδιασμός και ο αριθμός των εκκεντροφόρων για κάθε τύπο κινητήρα επιλέγονται ξεχωριστά. Ένα μέρος είναι ένας άξονας στον οποίο βρίσκονται έκκεντρα συγκεκριμένου σχήματος. Όταν στρίβουν, πιέζουν τις ράβδους ώθησης, τους υδραυλικούς ανυψωτήρες ή τους βραχίονες παλινδρόμησης και ανοίγουν τις βαλβίδες. Ο τύπος του κυκλώματος εξαρτάται από τον συγκεκριμένο κινητήρα.

Ο εκκεντροφόρος βρίσκεται απευθείας στην κυλινδροκεφαλή. Η κίνηση προς αυτό προέρχεται από τον στροφαλοφόρο άξονα. Μπορεί να είναι αλυσίδα, ζώνη ή γρανάζι. Η πιο αξιόπιστη είναι η αλυσίδα, αλλά απαιτεί βοηθητικές συσκευές. Για παράδειγμα, ένας αποσβεστήρας κραδασμών αλυσίδας (αποσβεστήρας) και ένας εντατήρας. Η ταχύτητα περιστροφής του εκκεντροφόρου είναι η μισή από την ταχύτητα περιστροφής του στροφαλοφόρου. Αυτό εξασφαλίζει τη συντονισμένη εργασία τους.

Ο αριθμός των εκκεντροφόρων εξαρτάται από τον αριθμό των βαλβίδων. Υπάρχουν δύο βασικά σχήματα:

• SOHC - με έναν άξονα.
• DOHC - δύο άξονες.

Για έναν εκκεντροφόρο άξονα, αρκούν μόνο δύο βαλβίδες. Περιστρέφεται και ανοίγει εναλλάξ τις βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής. Οι πιο συνηθισμένοι τετραβάλβιδοι κινητήρες έχουν δύο εκκεντροφόρους. Το ένα εγγυάται τη λειτουργία των βαλβίδων εισαγωγής και το άλλο εγγυάται τις βαλβίδες εξαγωγής. Οι κινητήρες τύπου V είναι εξοπλισμένοι με τέσσερις εκκεντροφόρους άξονες. Δύο σε κάθε πλευρά.

Τα έκκεντρα εκκεντροφόρου δεν πιέζουν απευθείας το στέλεχος της βαλβίδας. Υπάρχουν διάφοροι τύποι «ενδιάμεσων»:

• μοχλοί κυλίνδρων (βραχίονας βραχίονα).
• μηχανικά ωστήρια (γυαλιά).
• υδραυλικά ωστήρια.

Οι μοχλοί κυλίνδρων είναι η προτιμώμενη διάταξη. Οι λεγόμενοι βραχίονες παλινδρόμησης αιωρούνται σε άξονες βύσματος και ασκούν πίεση στον υδραυλικό ωστήρα. Για τη μείωση της τριβής, παρέχεται ένας κύλινδρος στον μοχλό που έρχεται σε άμεση επαφή με το έκκεντρο.

Σε ένα άλλο σχήμα, χρησιμοποιούνται υδραυλικοί ωθητές (αντισταθμιστές διάκενου), οι οποίοι βρίσκονται απευθείας στη ράβδο. Οι υδραυλικοί αντισταθμιστές ρυθμίζουν αυτόματα το θερμικό διάκενο και παρέχουν πιο ομαλή και αθόρυβη λειτουργία του μηχανισμού. Αυτό το μικρό μέρος αποτελείται από έναν κύλινδρο με έμβολο και ελατήριο, διόδους λαδιού και βαλβίδα αντεπιστροφής. Η υδραυλική ώθηση τροφοδοτείται από λάδι που παρέχεται από το σύστημα λίπανσης του κινητήρα.

Οι μηχανικοί ωθητές (γυαλιά) είναι κλειστοί δακτύλιοι στη μία πλευρά. Τοποθετούνται στο περίβλημα της κυλινδροκεφαλής και μεταφέρουν απευθείας τη δύναμη στο στέλεχος της βαλβίδας. Τα κύρια μειονεκτήματά του είναι η ανάγκη περιοδικής προσαρμογής των κενών και των χτυπημάτων όταν εργάζεστε με κρύο κινητήρα.

Θόρυβος κατά τη λειτουργία

Η κύρια δυσλειτουργία της βαλβίδας είναι ένα χτύπημα σε κρύο ή ζεστό κινητήρα. Το χτύπημα σε έναν κρύο κινητήρα εξαφανίζεται μετά την άνοδο της θερμοκρασίας. Όταν θερμαίνονται και διαστέλλονται, το θερμικό κενό κλείνει. Επιπλέον, η αιτία μπορεί να είναι το ιξώδες του λαδιού, το οποίο δεν ρέει με τον σωστό όγκο στους υδραυλικούς ανυψωτήρες. Η ρύπανση των καναλιών λαδιού του αντισταθμιστή μπορεί επίσης να είναι η αιτία του χαρακτηριστικού χτυπήματος.

Οι βαλβίδες μπορεί να χτυπήσουν έναν καυτό κινητήρα λόγω χαμηλής πίεσης λαδιού στο σύστημα λίπανσης, βρώμικου φίλτρου λαδιού ή λανθασμένης θερμικής απόστασης. Είναι επίσης απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η φυσική φθορά των εξαρτημάτων. Δυσλειτουργίες μπορεί να είναι στον ίδιο τον μηχανισμό της βαλβίδας (φθορά του ελατηρίου, χιτώνιο οδηγού, υδραυλικές τάπες κ.λπ.).

Ρύθμιση εκκαθάρισης

Οι ρυθμίσεις γίνονται μόνο σε ψυχρό κινητήρα. Το τρέχον θερμικό διάκενο προσδιορίζεται από ειδικούς επίπεδους μεταλλικούς ανιχνευτές διαφορετικού πάχους. Για να αλλάξετε το διάκενο στους βραχίονες του κουνιστή υπάρχει μια ειδική βίδα ρύθμισης που γυρίζει. Σε συστήματα με ωστήριο ή ροδέλες, η ρύθμιση γίνεται επιλέγοντας μέρη του απαιτούμενου πάχους.

Εξετάστε μια διαδικασία βήμα προς βήμα για τη ρύθμιση των βαλβίδων για κινητήρες με ωθητές (κύπελλα) ή ροδέλες:

1. Αφαιρέστε το κάλυμμα της βαλβίδας κινητήρα.
2. Γυρίστε τον στροφαλοφόρο άξονα έτσι ώστε το έμβολο του πρώτου κυλίνδρου να βρίσκεται στο πάνω νεκρό σημείο. Εάν είναι δύσκολο να το κάνετε αυτό με σημάδια, μπορείτε να ξεβιδώσετε το μπουζί και να τοποθετήσετε ένα κατσαβίδι στο φρεάτιο. Η μέγιστη ανοδική του κίνηση θα είναι νεκρό κέντρο.
3. Χρησιμοποιώντας ένα σετ μετρητών αισθητήρων, μετρήστε το διάκενο της βαλβίδας κάτω από τα έκκεντρα που δεν πιέζουν τις στρόφιγγες. Ο καθετήρας πρέπει να έχει σφιχτό, αλλά όχι πολύ ελεύθερο παιχνίδι. Καταγράψτε τον αριθμό βαλβίδας και την τιμή διάκενου.
4. Περιστρέψτε τον στροφαλοφόρο άξονα μία περιστροφή (360°) για να φέρετε το έμβολο του 4ου κυλίνδρου στο TDC. Μετρήστε το διάκενο κάτω από τις υπόλοιπες βαλβίδες. Καταγράψτε τα δεδομένα.
5. Ελέγξτε ποιες βαλβίδες είναι εκτός ανοχής. Εάν υπάρχουν, επιλέξτε τα ωστήρια του επιθυμητού πάχους, αφαιρέστε τους εκκεντροφόρους και τοποθετήστε νέα γυαλιά. Αυτό ολοκληρώνει τη διαδικασία.

Συνιστάται να ελέγχετε τα κενά κάθε 50-80 χιλιάδες χιλιόμετρα. Οι τυπικές τιμές εκκαθάρισης μπορούν να βρεθούν στο εγχειρίδιο επισκευής οχήματος.

Λάβετε υπόψη ότι τα διάκενα της βαλβίδας εισαγωγής και εξαγωγής μπορεί μερικές φορές να διαφέρουν.

Ένας σωστά ρυθμισμένος και συντονισμένος μηχανισμός διανομής αερίου θα εξασφαλίσει την ομαλή και ομοιόμορφη λειτουργία του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Αυτό θα έχει επίσης θετική επίδραση στους πόρους του κινητήρα και στην άνεση του οδηγού.