Клапаны

Впускные и выпускные клапаны герметизируют камеру сгорания и управляют газообменом в двигателе. Клапаны являются деталями, подверженными высокой термической и механической нагрузке, а также коррозийным воздействиям. Механическая нагрузка возникает вследствие прогиба головки клапана под максимальным давлением цикла и посадки при закрывании (ударная нагрузка). Благодаря соответствующей конструкции, например, толщине и форме головки клапана, а также выбору подходящего материала эти нагрузки сводятся к допустимому уровню. Кроме того, выпускной клапан во время открывания дополнительно нагревается за счет проходящих вокруг него горячих выхлопных газов. Охлаждение клапанов осуществляется, прежде всего, путем отвода тепла через кольцо седла клапана в головку блока цилиндров. Меньшая часть тепла отводится через направляющую клапана к головке блока цилиндров. Впускные клапаны достигают температуры примерно от 300 °C до 550 °C, выпускные клапаны могут нагреваться до 1.000 °C.

Информация о продукте

Впускной клапан

  • монометаллический клапан,
  • монометаллический клапан с закалкой седла,
  • монометаллический клапан с бронированным седлом,
  • биметаллический клапан,
  • биметаллический клапан с бронированным седлом

Выпускной клапан

  • монометаллический клапан,
  • монометаллический клапан с бронированным седлом,
  • биметаллический клапан,
  • биметаллический клапан с бронированным седлом

Монометаллический клапан

Монометаллические клапаны производятся только из одного материала. При этом выбирается такой материал, который отвечает профилям требований, а именно, обладает высокой теплостойкостью и хорошими антифрикционными свойствами.

Биметаллический клапан

Биметаллические клапаны позволяют сочетание таких материалов как материал с высокой термостойкостью (головка клапана) и материала стержня клапана, который можно закалить (конец стержня), и который, помимо этого, обладает хорошими антифрикционными свойствами по отношению к направляющей клапана. Соединение материалов осуществляется путем сварки трением.

Полые клапаны

Полые выпускные клапаны применяются преимущественно для понижения температуры в особо опасной области галтели и с этой целью заполнены натрием. Это сопровождается еще одним положительным эффектом – уменьшением веса. Пустотелые, незаполненные впускные клапаны эксплуатируются только по этой причине – то есть, в целях уменьшения массы. Чтобы достичь понижения температуры клапанов, примерно 60 % объема высверленной полости стержня клапана наполняется натрием и закупоривается методом сварки трением. Натрий плавится при температуре 97,5 °C, его плотность составляет 0,97 г/см³ и он является отличным проводником тепла. Во время работы двигателя натрий становится жидким и приводится в возвратно-поступательное движение под воздействием сил инерции в стержне. В этой связи говорят о так называемом"эффекте миксера". Натрий при этом передает часть образующегося при сгорании тепла с головки клапана в область его стержня. Оттуда тепло выводится через направляющую клапана. Таким образом можно понизить температуру на головке клапана на 80° C – 150° C.

Обращение с заполненными натрием полыми клапанами

При обработке и разрезании заполненных натрием полых клапанов требуется надлежащая осторожность. Нужно следить за тем, чтобы случайно не открыть полость клапана, так как натрий вступает в сильную реакцию с водой или с эмульсией для шлифования. В ходе реакции натрия с водой выделяются водород и раствор едкого натра.

Анализ и утилизация

Полые клапаны в небольших количествах можно утилизовать обычным образом. Никаких специальных инструкций соблюдать не нужно. Для проверки заполненных натрием клапанов или утилизации их в больших количествах нужно открыть полость клапана, не используя охлаждающих средств, либо просверлив его в двух местах, либо разделив клапан по центру. Подготовленные таким образом клапаны кладутся по отдельности в наполненное водой ведро, чтобы обезвредить натрий. По истечении реакции клапаны можно утилизовать обычным образом. Утилизация оставшегося раствора едкого натра производится в соответствии с местными предписаниями.

Указания по технике безопасности

Так как реакция натрия с водой протекает очень сильно с выделением водорода, обезвреживание клапанов нужно проводить только в хорошо проветриваемых помещениях или на открытом воздухе. В любом случае избегать контакта с кожей и глазами. По этой причине обращение с натрием должен осуществлять только соответственно обученный персонал и только при наличии надлежащей защитной одежды (перчатки, защитные очки и т. п.). При обращении с агрессивными и едкими материалами и взрывчатыми газами соблюдать общепринятые правила безопасности.

Бронирование и закалка седла

Выпускные клапаны в особой степени подвергаются термическим нагрузкам и износу. Поэтому седла этих клапанов зачастую бронируют. Впускные клапаны двигателей, подвергающихся большим нагрузкам, закаливаются преимущественно индуктивным методом. Благодаря этому удается избежать вбивания и износа колец седла клапана.

Конец стержня клапана

Конец стержня клапана подвергается высоким нагрузкам в результате задействования клапана (коромысло, балансир, толкатель). Во избежание износа в этом месте сталь, поддающуюся закалке, на концах стержней клапанов закаляют. Концы стержня клапана, изготовленные из стали, не поддающейся закалке, упрочняют при помощи брони из стеллита или к ним приваривают калёные пластины.

Обозначения на клапане

1 Общая длина = L
2 Общая толщина тарелки
3 Высота седла
4 Высота края тарелки
5 Бронирование седла (опционально)
6 Головка клапана
7 Диаметр стержня = d
8 Стержень клапана
9 Область канавки
10 Поверхность конца стержня (закаленная)
11 Длина скольжения
12 Галтель
13 Угол посадки клапана = α
14 Поверхность тарелки
15 Диаметр тарелки = D
16 Полусфера

Монтаж

От правильности установки клапанов зависит срок их службы, а следовательно, и работоспособность двигателя. Во время монтажа обязательно следует соблюдать директивы по монтажу и регулируемые параметры, предписанные изготовителями двигателей.

Тщательность работы

С клапанами нужно обращаться бережно. Клапаны нельзя обрабатывать наждачной бумагой, а также маркировать кернером или ударным клеймом на днище тарелки.

Монтаж

Для монтажа клапана в головке блока цилиндров использовать предназначенный для этого инструмент. При монтаже новых клапанов всегда использовать также новые зажимные детали. Внутренний конус тарелки пружины клапана проверить на износ и наличие повреждений. Сравнить упругость пружины клапана с указаниями предельного значения, приведенными изготовителем двигателя.

Перед монтажом

Монтаж Направляющие втулки клапанов