Toyota-navi.ru

АвтоКлуб Toyota
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В каких двигателях поршень встречается с клапаном

Устройство, принцип работы и регулировка клапанного механизма двигателя

Клапанный механизм является непосредственно исполнительным устройством ГРМ, который осуществляет своевременную подачу топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя и дальнейший выпуск отработавших газов. Ключевыми элементами системы являются клапаны, которые также обеспечивают герметичность камеры сгорания. Они испытывают большие нагрузки, поэтому к их работе предъявляются особые требования.

  1. Устройство клапанного механизма
  2. Особенности работы
  3. Количество клапанов
  4. Устройство привода
  5. Стук при работе
  6. Регулировка зазора

Типы поршней

В двигателях внутреннего сгорания применяется два типа поршней, различающихся по конструктивному устройству – цельные и составные.

Цельные детали изготавливаются путем литья с последующей механической обработкой. В процессе литья из металла создается заготовка, которой придается общая форма детали. Далее на металлообрабатывающих станках в полученной заготовке обрабатываются рабочие поверхности, нарезаются канавки под кольца, проделываются технологические отверстия и углубления.

В составных элементах головка и юбка разделены, и в единую конструкцию они собираются в процессе установки на двигатель. Причем сборка в одну деталь осуществляется при соединении поршня с шатуном. Для этого, помимо отверстий под палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

Достоинство составных поршней — возможность комбинирования материалов изготовления, что повышает эксплуатационные качества детали.

Почему двигатели гнут клапаны?

Одним из способов увеличения мощности двигателя является обеспечение максимально эффективного наполнения камер сгорания топливовоздушной смесью и отвода выхлопных газов. И делается это двумя методами – увеличением количества клапанов на каждый цилиндр и повышением пропускной способности впускных и выпускных окон.

Второй метод реализуется путем увеличения расстояния выхода клапана из седла, и именно это является причиной столкновения его с поршнем с последующим изгибом.

Благодаря приводу газораспределительного механизма от коленчатого вала обеспечивается синхронная работа ГРМ и КШМ. При нормальном функционировании силового агрегата, на подходе поршня к ВМТ клапана находятся к закрытом положении, что исключает их соприкосновение.

Если же привод газораспределительного механизма оборвало, теряется связь между механизмами, и ГРМ сразу останавливается, а КШМ продолжает функционировать (за счет инерции маховика). При этом возвратные клапанные пружины устанавливают распредвал в положении, при котором большинство кулачков вала не давят на клапаны (они закрыты), но некоторые из них все же поворачиваются так, что воздействуют на клапаны и последние оказываются открытыми.

В «невтыковых» двигателях конструктивно предусмотрено сохранение расстояния между клапанной тарелкой и днищем поршня, находящимся в ВМТ, поэтому даже при открытых клапанах соприкосновения не происходит.

На этих силовых установках обрыв привода газораспределительного механизма не приводит к каким-либо внутренним повреждениям узлов и деталей, и для восстановления работоспособности силового агрегата достаточно установить новый ремень и выполнить регулировочные работы (выставить все по меткам).

Читать еще:  Чему равна масса автомобиля мощность двигателя которого 7500

А вот если силовая установка — «втыковая», сильно выступающие клапаны сталкиваются с поршнем, что приводит к их изгибу. На таких моторах обрыв привода ГРМ обычно сопровождается сильным одинарным стуком. Ремонт двигателя в этом случае трудоемкий и дорогостоящий, поскольку приходится менять поврежденные детали, восстанавливать ГБЦ.

На силовых агрегатах ВАЗ, подверженных гнутью клапанов при обрыве привода, особо актуальной является своевременная замена ремня ГРМ и периодическая диагностика его состояния, проверка и регулировка натяжения. Такие меры являются практически единственными для предотвращения поломки клапанов.

Что такое «втыковый двигатель»?

Данное понятие характеризует вероятность столкновения поршней с клапанами, в результате чего последние получают повреждения – они гнутся.

Ситуация такая возникает при обрыве привода ГРМ, когда газораспределительный механизм останавливается, а кривошипно-шатунный продолжает работать по инерции.

«Втыковые» и «невтыковые» силовые агрегаты есть в линейке практически у всех автопроизводителей, в том числе и ВАЗ. При этом второй вариант моторов, естественно, является более приоритетным при выборе автомобиля.

  • Воспринимает давление газов и передает возникающее усилие на шатун — коленчатый вал;
  • Создает герметизацию камеры сгорани я ;
  • Отводит лишнее тепло от камеры сгорания.

Днище поршня (воспринимает газовые силы и тепловую нагрузку);

Уплотняющая часть поршня (поршневые кольца, которые препятствуют прорыву газов в картер и передают большую часть тепла от поршня цилиндру двигателя);

Направляющая частьпоршня (юбка) — поддерживает положение поршня и передаёт боковую силу на стенку цилиндра.

В обиходе автомобилистов часто встречается такое название, как головка поршня. Головкой поршня называют днище поршня с его уплотняющей частью.

Днище поршня

Основная рабочая поверхность детали, которая вместе со стенками гильзы цилиндров и головкой блока формирует камеру сгорания, в которой и происходит сгорание горючей смеси. Днище поршня может иметь различную конструкцию в зависимости от типа и особенностей двигателя.

Виды поршней

В двухтактных двигателях применяются поршни со сферической формой днища, что приводит к повышению эффективности наполнения камеры сгорания горючей смесью и улучшает отвод отработанных газов.

В четырехтактных бензиновых двигателях днище имеет плоскую или вогнутую форму. Углубления – выемки служат для улучшения смесеобразования и уменьшают вероятность столкновения поршня с клапаном.

В дизельных моторах углубления в днище более габаритные и имеют различные формы. Такие выемки называют поршневой камерой сгорания. В процессе работы в поршневых камерах сгорания создаются завихрения, которые способствуют улучшению качества смешивания топлива с воздухом.

Читать еще:  В двигатели с большим пробегом рекомендуется заливать масло

Уплотняющая часть поршня

Уплотняющая часть поршня предназначена для установки компрессионных и маслосъемных колец, которые предназначены для устранения зазора между поршнем и стенкой гильзы цилиндров.

Уплотняющая часть представл яет собой проточки (канавки) в цилиндрической поверхности поршня. В двухтактных двигателях в проточки встав ляются специальные вставки, в которые упираются замки колец, благодар я которым кольца не прокручиваютс я .

Число канавок, на уплотняющей части поршн я , соответствует количеству поршневых колец. Чаще всего примен я етс я конструкция с тремя кольцами — двумя компрессионными и одним маслосъемным. В канавке под маслосъемное кольцо имеютс я специальные отверстия для стека масла, которое снимается маслосъемным кольцом со стенки гильзы цилиндра.

Юбка поршн я

Юбка я в л я етс я направл я ющей поршня, обеспечива ет только возвратно-поступательное движение детали.

Шум при работе

Основная неисправность клапана — это стук на холодном или горячем двигателе. Стук на холодном двигателе исчезает после повышения температуры. Когда они нагреваются и расширяются, тепловой зазор закрывается. Кроме того, причиной может быть вязкость масла, которое не течет в нужном объеме в гидрокомпенсаторы. Загрязнение масляных каналов компенсатора также может быть причиной характерного постукивания.

Клапаны могут стучать на горячем двигателе из-за низкого давления масла в системе смазки, грязного масляного фильтра или неправильного теплового зазора. Также необходимо учитывать естественный износ деталей. Неисправности могут быть в самом клапанном механизме (износ пружины, направляющей втулки, гидравлических толкателей и т. д.).

Причины износа поршней двигателя

Трещины на головках поршней и на поршневых кольцах из-за термического износа являются обычной проблемой. Развитие автомобильной промышленности в последние годы привело к тому, что эффективность поршней и поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания зависит в первую очередь от долговечности используемых материалов. Условия эксплуатации привода также являются важным фактором. Вероятность отказа двигателя увеличивается с усилением тепловых нагрузок, связанных с ростом производительности (например, за счет увеличения степени сжатия, номинальной мощности, наддува или из-за использования более двух клапанов на цилиндр).

Конструкционные и эксплуатационные факторы влияют на деградацию материала, используемого в поршнях. В зависимости от перечисленных факторов можно указать следующие виды износа:

  • износ из-за трения,
  • износ, вызванный повреждением материала (действие переменных механических и термических нагрузок),
  • процесс коррозии (изменение физико-химических свойств верхнего слоя материала),
  • эрозионный (в результате динамического воздействия газообразной или жидкой среды).
Читать еще:  Ford focus как проверить масло в двигателе

Очень часто трещины вызывают зазубрины, образованные краями углублений клапана. Такие повреждения могут привести, в частности, к нарушениям в процессе горения топливно-газовой смеси или к снижению герметичности камеры.

В двигателях с форкамерным впрыском наиболее распространенным дефектом является растрескивание головки поршня.

Температура на краю поршня в зоне камеры сгорания может быть чуть более 380°C . В случае контакта с жидкостью создаются экстремальные условия, которые могут вызвать трещины или необратимую деформацию поршня. Такое повреждение днища может быть причиной, например, попадания воды или топлива в камеру сгорания.

Еще одна причина повреждения поршня — его тепловая перегрузка. Она может произойти, если масло меняют слишком редко (в автомобилях с двигателем с воспламенением от сжатия его следует менять примерно раз в год; в автомобилях с двигателем с искровым зажиганием — примерно каждые 1,5 года). Это также может привести к засорению форсунок охлаждения моторного масла.

От 40 до 50% механических потерь в двигателе внутреннего сгорания — это потери из-за трения колец и поршня о поверхность подшипника цилиндра. По этой причине размеры поверхности трения колец уменьшаются (при неизменном давлении). Это приводит к снижению эластичности поршневых колец, что может вызвать разрушение из-за тяжелых условий эксплуатации. Растрескивание поршневых колец также может быть следствием:

  • трибологического износа;
  • механических перегрузок, которые возникают из-за нарушения процесса сгорания, ошибок сборки или из-за больших нагрузок при запуске холодного двигателя.

Трибологический износ — это вид износа, возникающий в результате процессов трения. Процессы изнашивания изменяют массу, структуру и физические свойства поверхностных слоев контактных площадок. Интенсивность износа является следствием различных взаимодействий и сопротивления участков трения поверхностных слоев.

Еще одна причина повреждения — захват. Он появляется на юбке поршня и вокруг колец. Частые причины этого явления — частицы от процессов трибологического износа или локального перегрева. Алюминиевый сплав поршня термически расширяется вдвое больше, чем чугун в цилиндре.

Основными параметрами двигателя внутреннего сгорания являются:

  • объем хода — это разность между верхним и нижним возвратным положением поршня в цилиндре;
  • объем камеры сгорания — это объем над головкой поршня, когда он находится в верхнем убираемом положении;
  • общий объем двигателя — это сумма объема цилиндра и объема камеры сгорания;
  • степень сжатия — это общий объем, деленный на объем камеры сгорания.

Поршень является одной из важнейших частей двигателя, в случае возникновения неисправностей необходимо сразу провести диагностику. Промедление может провести к дорогому ремонту или вообще полной замене двигателя.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector