Для чего клапан во время работы должен проворачиваться

Механизм вращения клапана, устройство и назначение механизма вращения клапана

На некоторых двигателях применяется механизм вращения клапана, задача которого проворачивать клапан, чем и препятствует образованию нагара на посадочной поверхности тарелки клапана. Применение вращательного механизма обеспечивает  длительную работу клапанов и их равномерное изнашивание. 

Устройство механизма вращения клапана

Механизм вращения клапана состоит из: неподвижного корпуса 2 в наклонных канавках которого расположены пять шариков 3 с возвратными пружинами 10, дисковой пружины 9 и опорной шайбы 4 с замочным кольцом 5. Механизм устанавливается в рас­точке, сделанной в головке цилиндров под опорной шайбой 4 кла­панной пружины 6, закрепляемой на стержне 1 с помощью сухари­ков 8 и тарелки 7. При закрытом клапане давление на дисковую пружину 9 сравнительно невелико, и она выгнута наружным краем вверх, а внутренним краем опирается в заплечик корпуса 2. Шари­ки 3 отжаты пружинами 10 в исходное положение.

В момент открытия клапана давление клапанной пружины на опор­ную шайбу 4 возрастает; под действием этого давления дисковая пружина 9, выпрямляясь, передает давление на шарики 3 и вызы­вает их перемещение в конечное положение. Вместе с шариками перемещаются дисковая пружина с опорной шайбой, клапанная пружина и клапан. Когда клапан закрывается, давление на дисковую пружину 9 уменьшается, и она, выгибаясь, вновь касается своим внутренним краем заплечиков корпуса 2, освобож­дая тем самым шарики 3. Шарики под действием возвратных пру­жин перемещаются в исходное положение. Таким образом, при каждом открытии клапана происходит его поворот на некоторый угол. (При номинальном скоростном режиме клапаны совершают 20—40 об/мин.)

С целью проворачивания клапанов (в том числе и впускных) в ряде двигателей применяют менее эффективное, чем рассмотренное выше, но более простое устройство, основанное на использовании свойств специального способа крепления клапан­ной пружины на стержне клапана. Так, на примере клапанного механизма двигателя ЗМЗ-21, крепление пружины на клапане состоит из опорной тарелки, втулки  и двух сухарей . Контакт между опорной тарелкой и втулкой имеет место только на неболь­шой торцовой поверхности втулки, благодаря чему сила трения между этими деталями сравнительно невелика. Поэтому во время работы двигателя под действием вибраций узла клапан — пружина скручивание пружины при подъеме клапана обеспечивает его про­ворачивание.

В любом двигателе внутреннего сгорания есть система фаз газораспределения. Она включает в себя цепной или ременной привод, шестерни, впускные и выпускные клапана. Последние регулируют подачу и выпуск топливно-воздушной смеси, которая сгорает в камере цилиндра. Также здесь используется толкатель клапана двигателя. Что это за устройство и в чем его особенности? Обо все этом – далее в нашей статье.

Характеристика

Толкатель клапана (ВАЗ в том числе) являет собой элемент, предназначенный для передачи усилий на штангу от распределительного вала. На современных автомобилях используются механизмы бочкообразного типа. Их изготавливают из чугуна.

Но, поскольку толкатели клапанов («Форд Фокус 2» — не исключение) работают под нагрузкой, их нижнюю часть закаливают в процессе литья. Так обеспечивается надежная опорная поверхность для кулачка. Бочкообразный толкатель клапана имеет небольшие отверстия, благодаря которым циркулирует смазка. Также данные элементы отличаются меньшим весом, нежели механические. Для регулировки теплового зазора на нем предусмотрен специальный болт. В конце статьи мы рассмотрим, как это сделать. Бочкообразные элементы подходят для автомобилей с клапанами, расположенными в верхней части блока. Нижний конец элемента расположен в углублении, а сверху на него действует штанга толкателя клапана. Но вне зависимости от того, гидравлический это или механический элемент, оба типа работают в самом блоке цилиндров. На старых автомобилях советского производства устанавливали толкатель клапана иной конструкции. Они изготавливались из незакаленной стали и размещались в разборной блок толкателя. Последний крепился к блоку цилиндров на болтах. На кулачках элемента имеются изогнутые выпуклые профили.

Другие разновидности

Некоторые толкатели клапана механические оснащены кулачками с прямым профилем.

Такие элементы используются вместе с роликами. Последние вращаются на оси. Сейчас подобные решения используют только на высокооборотистых двигателях. Вследствие высокой вероятности проскальзывания ролик проворачивается на фланце быстрее, чем около плоского основания. Стоимость такой конструкции не отличается от других аналогов. Однако здесь имеется большой недостаток. В ходе эксплуатации, значительно изнашивается ось толкателя. На элемент возлагаются большие сдвигающие нагрузки.

О плоском основании

Толкатель клапана данного типа проворачивается на своих направляющих. Что это дает? Благодаря этому уменьшается проскальзывание между толкателем и кулачком. Также снижается износ распределителя. Он более равномерный. Что касается элементов роликового типа, они не должны проворачиваться на своих осях с закругленными концами.

Гидравлические

Весь процесс работы двигателя сопровождается большим тепловыделением. А поскольку большая часть механизмов силового агрегата выполнена из металла, ему свойственно расширятся. Соответственно, меняются тепловые зазоры, особенно на клапанах.

Ведь именно они впускают в камеру горючую смесь и выпускают наружу разогретые выхлопные газы. Чтобы сгладить возникающие шумы при работе, в современных двигателях используют толкатель клапана гидравлический. Он компенсирует зазоры при увеличении и снижении рабочей температуры агрегата.

Как устроены?

В корпусе гидравлического толкателя имеется плунжер. В последнем есть две камеры. Это нагнетательная и камера подачи, в которую поступает смазка от двигателя во время работы. Далее это масло проходит через шариковый клапан в нагнетательную часть. Чтобы компенсировать зазоры с высокой точностью, объем жидкости дозируется в плунжере. Ее из корпуса толкателя выдавливает пружина. Таким образом, тепловой зазор восстанавливается до нормальных значений. Во время открытия впускного или выпускного клапана, масло находится в камере нагнетания. Шариковый клапан возвращает часть его назад, в камеру подачи. Когда корпус толкателя перемещается вверх, создается определенное давление жидкости. Масло не дает плунжеру переместиться относительно корпуса. Когда клапан закрывается, происходит утечка смазки со стороны плунжера. Однако при новом открытии этот недостаток компенсируется через нагнетательную камеру. При запуске двигателя, элементы газораспределительного механизма набирают рабочую температуру. Металл расширяется, а объем масла в камере нагнетания уменьшается. Благодаря слаженной работе механизма, компенсируются зазоры между клапанами. Также в работе задействуются такие элементы, как коромысло и штанга клапана. Ниже мы рассмотрим, что они собой представляют.

Штанга и коромысло

Первый элемент являет собой металлическую трубку диаметром 12 миллиметром.

Она служит для передачи усилий, что идут от толкателя на коромысло. На трубе имеются запрессованные наконечники сферической формы. Нижний элемент упирается в пяту толкателя, верхний – в регулировочный винт. На наконечниках также предусмотрены отверстия для смазки. Они проходят через полости трубы к подшипнику клапанов. Коромысло предназначено для передачи усилий от штанги на клапан. Изготавливается элемент из стали. Над штангой коромысло имеет короткое плечо. Над клапаном оно более длинное. В коротком имеется контргайка для выставления теплового зазора (касается только механических элементов). Штанга расположена на индивидуальной оси. В нее запрессованы две втулки из бронзы.

Какой толкатель клапана выбрать?

Как мы уже отметили ранее, существуют механические, роликовые и гидравлические элементы. При замене данных деталей встает вопрос о выборе наилучшего типа толкателя. Итак, давайте по порядку. Механические элементы – это наиболее простые и удешевленные толкатели. Главный их недостаток – невозможность компенсирования зазора. В результате при наборе двигателем рабочей температуры они начинают издавать характерный шум. Все зазоры приходится выставлять вручную, через регулировочный болт. Что касается гидравлических, они автоматически выставляют все зазоры.

Данные толкатели являют собой небольшую камеру, кода входит масло под давлением. Таким образом, регулировка зазоров выполняется самой смазочной системой. Стоят они недорого, а дополнительно настраивать их нет необходимости. Единственный недостаток – это «зависание» толкателей на высоких оборотах. Но в таком случае используют роликовые элементы на их основе. Гидравлические роликовые толкатели рассчитаны на большой срок эксплуатации. Благодаря им можно значительно увеличить мощность агрегата. Размеры толкателей клапанов данного типа идентичны стандартным, поэтому трудностей с заменой у вас не будет. Сейчас это наиболее подходящий вариант среди всех, что есть на рынке.

Как определить неисправность?

Поломку данного элемента можно выявить по характерным звукам. Поскольку деталь выставляет нужный зазор, при поломке будет слышен металлический звон под клапанной крышкой. С увеличением оборотов он усиливается. Это значит, что в корпус элемента не поступает масло или не работает одна из камер.

Когда это нормально?

Стоит отметить, что шум из клапанной крышки при запуске мотора – вполне нормальное явление.

Если автомобиль стоит более 2 часов, масло из толкателей автоматически выходит. Им нужно время, чтобы приработаться. Запуская двигатель, прислушайтесь к нему. Если в течение 10 секунд шумы исчезли, значит, толкатель клапанов набрал нужное количество масло и выставил зазор. Если нет, скорее всего, элемент вышел из строя. Ввиду низкой стоимости, разумным решением будет покупка новых толкателей клапанов. Рекомендуется приобретать механизмы комплектом и заменить их на каждом стержне.

Как выставить тепловой зазор?

Если это механический толкатель, придется делать это самостоятельно. Регулировка выполняется на холодном двигателе. Сперва необходимо открыть клапанную крышку. Далее выставляем четвертый цилиндр в верхней мертвой точке. Для этого следует совестить центральную риску на передней крышке ДВС с метой шкива коленвала. последний вращаем подходящим рожковым ключом за храповик. Далее приступаем к регулировке восьмого и шестого клапана.

При помощи щупа выставляем зазор между рокером и кулачком, вращая контргайку. Дальше прокручиваем коленвал на 180 градусов и регулируем седьмой и четвертый клапан. Затем – полный оборот и настройка третьего и первого элемента. Что далее? Прокручиваем еще на полтора оборота и регулируем пятый и второй клапан. Закручиваем контргайки и собираем обратно клапанную крышку. Кстати, вместо коленчатого вала можно считать обороты бегунка распределителя зажигания. Так будет проще. Но здесь настройка выставляется после 90 градусов поворота. Заводим двигатель и проверяем его шумность. Она должна пропасть.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляют данные элементы. При любых симптомах не медлите с заменой толкателей. Это может сократить ресурс двигателя, в частности, деталей газораспределительного механизма.