5 клапанов на цилиндр принцип работы

Многоклапанные двигатели

Когда нижнеклапанные двигатели ушли в прошлое, клапаны перекочевали наверх в головку блока, и с тех пор их расположение не менялось. Чтобы избежать длинных толкателей, которые ограничивали возможность форсирования двигателя по оборотам (такая конструкция — инерционная и нежесткая), распределительный вал перенесли в головку блока, чем и закончилась трансформация. Потом росли только степень сжатия и обороты. Но если «оборотистый» двигатель и годится для гонок (правда, не для всех), то для повседневной эксплуатации он не подходит: высоки требования к материалам, из которых сделаны детали, топливу и маслам, велики токсичность выхлопа и эксплуатационные расходы. Пришлось искать другие пути.

Площадь четырех вписанных кругов больше, чем двух; соответственно больше проходное сечение каналов, которые прикрыты клапанами.

Идею двигателя с четырьмя клапанами на цилиндр не назовешь особо оригинальной или новаторской, но нельзя отрицать и то, что это достаточно простой способ улучшить наполнение цилиндра горючей смесью и удаление отработавших газов из него. Нарисуйте окружность и впишите в нее две другие максимально возможного диаметра, а затем попробуйте изобразить то же, но уже с четырьмя. Большая окружность обозначает цилиндр, а малые — каналы, закрытые клапанами. Невооруженным глазом видно, в каком случае площадь, занимаемая вписанными кругами, больше и, следовательно, больше проходное сечение впускного и выпускного каналов в головке двигателя.
Четыре клапана «спустились» с высот формулы 1 сначала на другие гоночные, затем на более простые спортивные автомобили, а сейчас они бодро «шествуют» от дорогих машин в средний класс и дальше, к малым и дешевым (этот этап начался в начале 1990-х).

Типичная схема механизма газораспределения двигателя (Mazda 121): зеленым цветом выделен распредвал, коричневым — клапаны с пружинами и фиксирующими деталями. Интересно, что рычаги распредвала выполнены из легкого сплава (показаны желтым цветом) и снабжены стальными роликами (красные). Видны винты для регулировки зазора с контргайками и свеча зажигания (эти детали — белые).

Двигателю с четырьмя клапанами на цилиндр вовсе не обязательно иметь два распределительных вала в головке, как думают иногда автолюбители. Есть моторы, в которых клапаны приводит один вал, например у «Мазды-121».

Двигатель автомобиля Mitsubishi Galant: два распределительных вала, гидравлические компенсаторы клапанного зазора — типичные для четырехклапанных моторов.

Двигатель более дорогого «Мицубиси-Галант» — уже с двумя распределительными валами, гидрокомпенсаторами клапанных зазоров. Заметим, что схема с двумя распредвалами применяется в четырехклапанных двигателях чаще.
Есть двигатели и с тремя клапанами на цилиндр: несколько таких моделей использует, например, Toyota на автомобилях Starlet и Corolla. В этом случае два клапана впускные, а один — выпускной. Это обусловлено тем, что для впуска требуется большее сечение: рабочая смесь хуже проходит по узким каналам, чем выхлопные газы.
Когда фирма Opel добавила к модификациям своей Vectra модную полноприводную, то едва не оступилась. Инертная трансмиссия, возросший вес машины почти свели на нет ее достоинства по сравнению с переднеприводной. Спасти положение помогла новая головка с четырьмя клапанами на цилиндр. Прибавилась мощность, динамика и скорость выросли под стать полноприводным амбициям. Это пример настоящей конструкторской удачи.
Если сечение каналов больше, это не значит, что топлива в цилиндры поступает больше и расход должен быть выше. Многоклапанные головки двигателя позволяют изменить распределение рабочей смеси по камере сгорания, снизить потери впуска и уменьшить количество оставшихся в цилиндрах отработавших газов. Все это увеличивает КПД двигателя, следовательно, появляется возможность уменьшить расход, хотя бы на некоторых режимах.
Двигатель потребляет не столько топлива, сколько войдет в цилиндры, система впрыска «определяют дозу» согласно желанию конструкторов. Но и разработчики иной раз вынуждены идти на уступки, например, применять высокооктановый бензин.
Конечно, улучшить характеристики автомобиля можно не только изменив конструкцию двигателя (увеличив число клапанов). Нередко вместе с этим изменяют передаточные числа в коробке передач, модифицируют систему впрыска топлива и т. д. Но все же ведущие фирмы широко применяют четырехклапанные двигатели.
В условиях современного производства затраты на выпуск технологически более сложной головки блока невелики, а повышенная цена автомобиля, как правило, оправдывается хорошими характеристиками и не отпугивает покупателя.
Некоторые ездят на четырехклапанных машинах, даже не подозревая об этом. Автомобильные фирмы иной раз упоминают о конструкции только в технических характеристиках: ведь потребителя волнуют эксплуатационные показатели, а не устройство двигателя. Другие, наоборот, стремятся подчеркнуть технический уровень или спортивные качества модели, тогда в названии появляются обозначения «16V», «24V». Первое говорит о том, что двигатель имеет четыре цилиндра и четыре клапана на цилиндр, всего шестнадцать, а второе — шесть цилиндров, по четыре клапана на каждый (6X4=24). Индексы трехклапанных двигателей «12V», «18V». Те же надписи могут быть и на клапанной крышке, а кроме них «DOHC» и «Twincam», что означает «два распределительных вала в головке». Если же рядом с «DOHC» не стоит «12V» или «24V», то двигатель вовсе не обязательно четырехклапанный: два распредвала могут быть и у обычного, двухклапанного.

Разборка ABW.BY. Раз, два, три, четыре, пять – вышел клапан погулять

Сколько клапанов нужно двигателю? Ответ на этот вопрос был дан еще за несколько лет до первой мировой войны, когда компания Peugeot представила ничем не примечательный внешне, но невиданно быстроходный для того времени автомобиль. После нескольких убедительных побед в европейских Гран-при машину отправили покорять Новый Свет, где в Индианаполисе она не замедлила оправдать самые худшие ожидания американских гонщиков, нанеся по их амбициям чувствительный удар.

Секрет небывалой резвости Peugeot находился под капотом, где был установлен двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр. Сегодня таким количеством клапанов никого не удивишь, но сто с лишним лет тому назад это было революционное решение.

Примечательно, что его автор Эрнест Анри пришел к идее использования четырех клапанов вместо двух лишь с целью избавиться от поломок клапанных пружин, не выдерживавших при увеличении оборотов двигателя инерционных нагрузок от массы клапанов. Увеличение количества клапанов означало уменьшение их размеров, а значит, веса, что и привлекло внимание Анри. О значительном приросте мощности поначалу речь не шла, но благодаря именно этому «побочному» эффекту, обеспечиваемому многоклапанным газораспределением, имя Анри теперь вписано в историю автомобилестроения.

Однако благодаря чему эффект обеспечивался? Мощность можно наращивать самыми разными способами. Например, увеличивая объем двигателя, что, кстати, во времена Анри и было наиболее простым и самым распространенным решением вопроса. Но можно, не изменяя объем мотора, увеличивать частоту вращения коленчатого вала, ведь мощность напрямую зависит от количества рабочих тактов, совершаемых в двигателе за единицу времени.

Плохо это тем, что от скорости вращения коленвала зависит время, отводимое на впуск горючей смеси и удаление отработанных газов. Чем коленвал быстрей крутится, тем хуже условия для качественного газообмена. Надо открывать клапаны раньше и закрывать позднее, но в таком случае увеличивается период, когда впускной и выпускной клапан будут открыты одновременно. Что хорошего в том, что часть горючей смеси, не дождавшись воспламенения, вылетит из цилиндра вслед за отработанными газами в выхлопную трубу, так и не выполнив свою главную задачу?

Стало быть, нужно увеличивать проходное сечение клапанов, чтобы за время их открытия требуемое количество горючей смеси без нерациональных потерь успело заполнить цилиндр, а отработанные газы как можно быстрее его покинули. Однако тогда увеличиваются размеры клапанов, они становятся тяжелыми и при увеличении оборотов двигателя начинают ломать свои пружины. Это, как уже понятно, вновь возвращает нас к Анри, решившему вместо двух больших по размерам и тяжелых клапанов поставить четыре маленьких и легких: два впускных и два выпускных.

Одновременно при этом почти в полтора раза увеличилась суммарная площадь проходного сечения клапанов и их общая пропускная способность, благодаря чему увеличивалось количество свежего заряда, наполнявшего цилиндр за отведенное на впуск время, а с ним росла и мощность, выработанная от сгорания. Кроме того, изменилось распределение поступившей в цилиндр горючей смеси, став более равномерным, что улучшило процесс сгорания и благоприятно отразилось на величине расхода топлива.

Тем не менее понадобилось более 70 лет, чтобы находка работавшего в Peugeot швейцарского конструктора наконец-то нашла применение не только на гоночных и спортивных автомобилях, но и заинтересовала производителей массовых моделей. Почему так случилось?

За все надо платить. Увеличение количества клапанов не только улучшало наполнение цилиндров горючей смесью и удаление отработанных газов, но и вело к усложнению конструкции двигателя, что отражалось на стоимости производства, а с ним — на конечной цене автомобиля. Помимо этого приходилось учитывать, что эксплуатация более сложного двигателя предполагает увеличение затрат на его обслуживание и ремонт. Наконец, надежность. Были, оказывается, времена, когда производители относились к ней с большим трепетом, нежели сейчас, учитывая, что не ломается только та деталь, которой нет. При увеличении количества деталей растет и вероятность неисправностей. В общем, пришлось ждать, пока преимущества перевесят цену, которую за них необходимо было заплатить.

Читайте также  Система vtec honda принцип работы

Но как только нефтяной кризис 1970-х годов вынудил автомобилестроителей обратить внимание на компактные модели с малолитражными двигателями, а более простые способы улучшения их мощности и экономичности были исчерпаны, час «многоклапанников» пробил.

Моторы с числом клапанов на цилиндр более двух начали появляться как грибы после дождя и стали вытеснять из производственных программ автозаводов стремительно устаревающие «двухклапанники». Дольше всех держались дизели, в основном из-за того, что были сравнительно малооборотными. Плюс к этому многие дизели были турбированными, а стало быть, воздух в их цилиндры поступал не за счет разряжения в освобождающемся над поршнем пространстве во время такта впуска, а принудительно нагнетался. Однако в конце концов сдались и они.

Судя по тому, что в настоящее время предложенное Эрнестом Анри количество клапанов на цилиндр стало самым распространенным в двигателестроении вариантом, похоже, помимо инженерного таланта швейцарец обладал еще и даром провидения.

Но почему не три или пять клапанов и больше? Причина та же, что долго сдерживала применение четырехклапанной технологии. Право на жизнь получают конструкции, преимущества которых перевешивают свойственные им недостатки.

Что, например, помешало развитию схем с пятью и более клапанами, ведь по эффективности газообмена они лучше четырехклапанного газораспределения? Первая причина понятна – такие ГРМ более сложные конструктивно со всеми вытекающими из этого обстоятельства последствиями для затрат не только на их изготовление, но и на производство головки цилиндров и других узлов. Однако одновременно с количеством клапанов возрастают потери на трение в клапанном механизме, которые частично компенсируют выгоды, полученные от увеличения числа клапанов, из-за чего оно уже не дает тех результатов, которые хотелось бы получить. Это вторая причина, но помимо этого требуется уменьшать размеры клапанов, что сказывается на прочности и требует использования более дорогих материалов с высокими прочностными характеристиками.

И главное – частокол из клапанов создает трудности с размещением в головке цилиндров деталей, не имеющих к ГРМ отношения, например, свечей зажигания и накаливания, топливных форсунок, которые оказывают весомое влияние на оптимизацию рабочего процесса, протекающего в двигателе. Прямой впрыск бензина способствует более существенному улучшению характеристик, поэтому когда возникла необходимость переноса форсунок из впускного коллектора, где они располагаются при распределенном впрыске, в головку цилиндров, стало ясно, что число клапанов свыше четырех – перебор, если только конструкторы специально не преследуют достижение максимально возможной мощности.

Газообмен, в котором за впуск отвечают два клапана, а за выпуск – один, плох тем, что он менее эффективен. Поэтому трехклапанный ГРМ может быть интересен, только когда перевесят его преимущества в компактности, дешевизне изготовления, надежности и упрощении обслуживания и ремонта. Было время, когда освободившееся место четвертого клапана использовалось для размещения второй свечи и оптимизации зажигания, но сейчас лишь две лазейки оставляют моторам с числом клапанов на цилиндр менее четырех возможность выхода на рынок.

Первая – тенденция к уменьшению размеров силовых агрегатов, их миниатюризация, downsizing, одним словом. Вторая – выпуск автомобилей, в народе называемых бюджетниками, при производстве которых экономят на всем с целью максимального удешевления. Для них два или три клапана на цилиндр – это по-прежнему так же нормально, как и в доисторические по меркам автомобилестроения времена.

Означает это только одно – идеального числа клапанов все-таки не существует. Все определяет баланс между достоинствами и недостатками, чему подтверждение то, как долго оставался невостребованным потенциал четырехклапанного газораспределения, хотя его возможности и эффективность были наглядно доказаны более 100 лет назад.

Время учиться: пособие по ГРМ для чайников

Двигатель хорош только тогда, когда он может дышать. Ограничишь поток воздуха – твой двигатель начнет кряхтеть и терять мощность. Таким образом, дизайн ГРМ играет важнейшую роль в оптимизации мощности и эффективности двигателя. В современном мире существует четыре типа систем:

— Верхнее расположение клапана (OHV)

— Одинарный верхний распределительный клапан (SOHC)

— Двойной верхний распределительный клапан (DOHC)

— По 2,3,4 или 5 клапанов на цилиндр

Верхнее расположение клапана (OHV)

Тут все просто: клапаны располагаются над головкой блока цилиндров. Такая система используется как правило на двигателях со штанговыми толкателями в приводе клапанов, в которых распредвал устанавливается значительно ниже.

Достоинства:

— Для двигателей V-компоновки, установка распредвала внутрь блока двигателя является отличной экономией места в сравнении с другими системами ГРМ. Это помогает снизить центр тяжести и освободить пространство под прочие ништяки. Возможно, это даже поможет поставить более продвинутую подвеску, или подвинуть движок назад для улучшения распределения веса

— Хоть тут и используются некоторые дополнительные запчасти, в сравнении с DOHC их значительно меньше. Вместо использования четырех распредвалов для двигателя V8, вам будет достаточно всего одного.

Недостатки:

— Большинство двигателей со штанговыми толкателями использует два клапана на цилиндр вместо четырех, что значительно ограничивает поток воздуха на высоких оборотах.

— Клапаны, как правило, настолько велики, что из-за них невозможно установить центральную свечу зажигания, как в случае с использованием четырех клапанов. Соответственно, процесс внутреннего сгорания идет менее эффективно.

— Возвратно-движущая масса сильно портится

— Необходимы более прочные клапанные пружины, поэтому порой происходит неполное закрытие клапанов, что влечет за собой невозможность развития высоких оборотов.

Одинарный верхний распределительный клапан (SOHC)

Установка распредвала наверх решает массу проблем. Четыре клапана на цилиндр – гораздо более простая схема, которая имеет массу преимуществ.

Достоинства:

— Хороший поток воздуха на высоких оборотах

— Возможность использования системы двух клапанов на цилиндр

— Дешевле и проще, чем DOHC

— Распредвал находится сверху, доступ к нему всегда открыт, что делает ремонт и обслуживание гораздо проще.

Недостатки:

— Не использует поток воздуха на полную

— Те же недостатки, что и у OHV, если используется 2 клапана на цилиндр

Двойной верхний распределительный клапан (DOHC)

Добавление еще одного распредвала позволяет с легкостью установить по четыре клапана на цилиндр. С двумя распредвалами на каждом блоке цилиндров, клапаны впуска и клапаны выхлопа контролируются отдельными валами.

Достоинства:

— Легко установить 4 клапана на цилиндр

— Независимый контроль клапанов впуска и выхлопа

— Настраиваемый ход клапана позволяет регулировать поток воздуха

— Распредвалы расположены ближе, чем в системе OHV.

Недостатки:

— Цена и сложность

По 2,3,4 или 5 клапанов на цилиндр

За всю историю, производители пытались экспериментировать с различным количеством клапанов на цилиндр. На данный момент самой популярной является система DOHC с четырьмя клапанами на цилиндр. Некоторые продолжают использовать систему OHV.

2 клапана

Чем меньше подвижных частей, тем, как правило, лучше. Однако, в данном случае клапаны являются слишком тяжелыми, и требуют более жестких пружин. Это ограничивает поток воздуха. Крутящий момент на низких оборотах, как правило, хорош, а вот на высоких все более печально.

3 клапана

Вполне привычная система для SOHC – два впускных и один выхлопной клапан на цилиндр. Тут поток воздуха на высоких оборотах гораздо круче, чем в OHV.

4 клапана

Чем больше клапанов, тем больше воздуха на высоких оборотах. Клапана легче, пружины мягче, словом, отличная система.

5 клапанов

Чем больше, тем лучше, да ведь? Добавьте еще по одному впускному клапану, и ваш движок вдохнет полной грудью. Так почему же не поставить по 6, 15, 20 клапанов на цилиндр? Все дело в цене и сложности таких систем. Кроме того, можно понять, что и надежностью они отличаться не будут, вы только представьте, сколько там подвижных частей. В ближайшее время большинство автомобилей будет выпускаться с четырьмя клапанами на цилиндр.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

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

Устройство клапанного механизма

Для работы обычного двигателя необходимо минимум два клапана на каждый цилиндр. Один впускной и один выпускной. Сам клапан состоит из стержня и тарелки (головка). Место соприкосновения тарелки с ГБЦ называю седлом. Впускные клапаны имеют больший диаметр тарелки, чем выпускные. Это обеспечивает лучшее наполнение камеры сгорания топливовоздушной смесью.

Устройство клапанного механизма

Весь клапанный механизм состоит из следующих основных элементов:

  • впускной и выпускной клапаны;
  • направляющие втулки (обеспечивают точное направление движения клапанов);
  • пружина (возвращает клапан в исходное положение);
  • седло клапана (место соприкосновения тарелки с корпусом);
  • сухари (два сухаря обеспечивают опорную поверхность для пружины и фиксируют всю конструкцию);
  • маслосъемные колпачки или маслоотражательные кольца (не дает маслу попасть в цилиндр);
  • толкатель (передает нажимное усилие от кулачка распредвала).
Читайте также  Принцип работы крышки расширительного бачка автомобиля

Кулачки на распределительном вале нажимают на клапаны. Их возврат в исходное положение обеспечивается за счет пружины. Пружина крепится на стержне с помощью сухарей и тарелки пружины. Для гашения резонансных колебаний на стержне могут устанавливаться не одна, а две пружины с разносторонней навивкой.

Направляющие втулки клапанов

Направляющая втулка представляет собой деталь цилиндрической формы. Она снижает трение и обеспечивает ровный и правильный ход стержня. В работе эти детали также подвергаются нагрузкам и воздействию температуры. Поэтому для ее изготовления применяются износостойкие и жаростойкие сплавы. Втулки выпускного и впускного клапанов несколько отличаются друг от друга в связи с разницей в нагрузках.

Особенности работы

Клапаны постоянно подвержены воздействиям высокой температуры и давления. Это требует особого внимания к конструкции и материалам данных деталей. Особенно это касается выпускной группы, так как через них выходят горячие газы. Тарелка выпускного клапана в бензиновых двигателях может разогреваться до 800˚С – 900 ˚С, а в дизельных 500˚С – 700˚С. Нагрузка на тарелку впускного в несколько раз ниже, но и она достигает 300˚С, что также немало.

Именно поэтому в их производстве применяются жаропрочные сплавы металлов, содержащие легирующие присадки. Также выпускные клапаны часто имеют полый стержень с натриевым наполнителем. Это делается для лучшей терморегуляции и охлаждения тарелки. Натрий внутри стержня плавится, течет и забирает часть тепла с тарелки и переносит его на стержень. Так можно избежать перегрева детали.

Клапанный механизм двигателя

На седле в процессе работы может образоваться нагар. Чтобы избежать этого, применяют конструкции, которые вращают клапан. Седло представляет собой кольцо из высокопрочных стальных сплавов, которое напрессовывается непосредственно на головку цилиндров для более плотного контакта.

Также для правильной работы механизма должен соблюдаться регламентированный тепловой зазор. От высоких температур детали расширяются, что может привести к неправильной работе клапана. Зазор выставляется между кулачками распредвала и толкателями путем подбора специальных металлических шайб определенной толщины или самих толкателей (стаканов). Если в двигателе применяются гидрокомпенсаторы, то зазор регулируется автоматически.

Слишком большой тепловой зазор, будет препятствовать полному открытию клапана, а следовательно, цилиндры будут менее эффективно наполняться свежим зарядом. Маленький зазор (или его отсутствие) не позволит клапанам закрыться до конца, что приведет к их прогару и снижению компрессии в двигателе.

Количество клапанов

В классическом варианте четырехтактному двигателю для работы достаточно иметь по два клапана на каждый цилиндр. Но к современным моторам предъявляются все большие требования по мощности, расходу топлива и экологичности, поэтому для них этого уже становится недостаточно. Поскольку чем больше клапанов, тем более эффективно происходит наполнение цилиндра свежим зарядом. В разное время на двигателях пробовались следующие схемы:

  • трехклапанные (впуск – 2, выпуск – 1);
  • четырехклапанные (впуск – 2, выпуск – 2);
  • пятиклапанные (впуск – 3, выпуск – 2).

Лучшее наполнение цилиндров и их очистка обеспечиваются при использовании большего числа клапанов на один цилиндр. Но при этом усложняется конструкция двигателя.

На сегодняшний день наиболее популярными являются моторы с 4 клапанами на цилиндр. Первые такие двигатели появились еще в 1912 году на автомобиле Peugeot Gran Prix. Тогда широкого применения данное решение не получило, но начиная с 1970 года начали активно выпускаться серийные автомобили с таким количеством клапанов.

Устройство привода

За правильную и своевременную работу клапанного механизма отвечает распределительный вал и привод ГРМ. Конструкция и количество распредвалов для каждого типа двигателя выбирается индивидуально. Деталь представляет собой вал, на котором выполнены кулачки определенной формы. Проворачиваясь, они оказывают давление на толкатели, гидрокомпенсаторы или коромысла и открывают клапана. Тип схемы зависит от конкретного двигателя.

Газораспределительный механизм

Распредвал находится непосредственно в головке блока цилиндров. Привод к нему идет от коленчатого вала. Это может быть цепная, ременная или зубчатая передача. Наиболее надежной является цепная, но она требует дополнительных конструктивных решений. Например, успокоитель для гашения вибрации цепи и натяжитель. Скорость вращения распределительного вала в два раза ниже, чем скорость вращения коленчатого вала. Так обеспечивается согласование их работы.

От количества клапанов зависит количество распределительных валов. Существует две основных схемы:

  • SOHC (одновальная);
  • DOHC (двухвальная).

При наличии только двух клапанов достаточно одного распредвала. Вращаясь, он обеспечивает попеременное открытие впускного и выпускного клапанов. В наиболее распространенных четырехклапанных двигателях устанавливаются два распредвала. Один обеспечивает работу впускных, а другой выпускных клапанов. В двигателях с V-образных расположением цилиндров устанавливается четыре распредвала. По два на каждую сторону.

Кулачки распредвала не толкают стержень клапана напрямую. Существует несколько типов “посредников”:

  • роликовые рычаги (коромысло);
  • механические толкатели (стаканы);
  • гидравлические толкатели.

Роликовые рычаги имеют более предпочтительную конструкцию. На гидротолкатель давят так называемые коромысла, которые качаются на вставных осях. Чтобы снизить трение на рычаге предусмотрен ролик, который контактирует непосредственно с кулачком.

В другой схеме используются гидравлические толкатели (компенсаторы зазора), которые расположены непосредственно на стержне. Гидрокомпенсаторы автоматически регулируют тепловой зазор и обеспечивают мягкую и менее шумную работу механизма. Это небольшая деталь состоит из цилиндра с поршнем и пружиной, каналов для масла и обратного клапана. Для работы гидротолкателя используется масло, которое подается из системы смазки двигателя. Более подробно про гидрокомпенсаторы можно прочитать в отдельной статье на нашем сайте.

Снятие стакана клапана магнитом

Механические толкатели (стаканы) представляют собой втулку, закрытую с одной стороны. Они устанавливаются в корпус ГБЦ и непосредственно передают усилие на стержень клапана. Основные их недостатки заключаются в необходимости периодической регулировки зазоров и стуке при работе на непрогретом двигателе.

Стук при работе

Основной неисправностью клапанов (не считая прогара) считается появляющийся стук на холодном или горячем двигателе. Стук на холодном двигателе исчезает после набора температуры. Когда они разогреваются и расширяются, тепловой зазор закрывается. Также причиной может стать вязкость масла, которое не поступает в нужном объеме в гидрокомпенсаторы. Загрязнение масляных каналов компенсатора также может вызывать характерный стук.

На горячем двигателе клапана могут стучать из-за низкого давления масла в системе смазки, загрязнения масляного фильтра или неправильного теплового зазора. Также следует учитывать естественный износ деталей. Неисправности могут быть в самом клапанном механизме (износ пружины, направляющей втулки, гидротолкателей и т.д.).

Регулировка зазора

Регулировку проводят только на холодном двигателе. Текущий тепловой зазор определяется специальными металлическими плоскими щупами разной толщины. Для изменения зазора на коромыслах имеется специальный регулировочный винт, который проворачивается. В системах с толкателями или регулировочными шайбами регулировка происходит путем подбора деталей нужной толщины.

Регулировка клапанов для механизма с коромыслами

Рассмотрим пошаговый процесс регулировки клапанов для двигателей с толкателями (стаканами) или шайбами:

  1. Снимите клапанную крышку двигателя.
  2. Проверните коленчатый вал так, чтобы поршень 1-го цилиндра находился в ВМТ. Если это сложно сделать по меткам, то можно выкрутить свечу и вставить в колодец отвертку. Ее максимальное перемещение вверх покажет мертвую точку.
  3. С помощью набора плоских щупов измерьте зазор в приводе клапанов под теми кулачками, которые не нажимают на толкатели. Щуп должен иметь плотный, но не слишком свободный ход. Запишите номер клапана и величину зазора.
  4. Проверните коленчатый вал на один оборот (360°) так, чтобы поршень 4-го цилиндра находился в ВМТ. Измерьте зазор под оставшимися клапанами. Запишите данные.
  5. Проверьте, в каких клапанах зазор не попадает в допуск. Если такие имеются, то подберите толкатели нужной толщины, снимите распредвалы и установите новые стаканы. На этом процедура закончена.

Проверку зазора рекомендуется проводить каждые 50-80 тысяч километров пробега. Данные о стандартных зазорах можно найти в руководстве по ремонту автомобиля.

Величина допускаемого зазора для впускных и выпускных клапанов иногда может отличаться.

Правильно настроенный и отрегулированный газораспределительный механизм обеспечит ровную и плавную работу ДВС. Также это положительно скажется на ресурсе мотора и комфорте водителя.

Максимальное количество клапанов на цилиндр, кто знает?

18 лет на сайте
пользователь #8946

Возник спор по поводу количества клапанов в двигателе на цилиндр. человек не верит, что возможно 5 клапанов на один цилиндр! Лично я знаю точно, что 5 клапанов на цилиндр в двигателе VW Passat B5, объёмом 1.8 (T) и четырьмя цилиндрами (20V). Кому это тоже известно напишите пожалуйсто!

И ещё по-ходу возник реальный интерес по максимальному количеству клапанов на цилиндр! Кто знает сколько их возможно (на самом деле есть), напишите пожалуйста!

18 лет на сайте
пользователь #5181

3D_cyborg, лично я тоже знаю, что 5 точно есть — думаю больше нету — если это касается серийных двигателей легковых машин.

Читайте также  Принцип работы вариаторной коробки передач

20 лет на сайте
пользователь #379

Знаю такой двигатель на шкоде октавии, 1.8 20v, фольксвагеновский кстате

Сразу как увидел надпитсь на нём 20v, спрашиваю «это что 5 цилиндров?», оказалось четыре

18 лет на сайте
пользователь #8677

Аудюшные V6 30клапанные.

Еще нашел ссылку на статью про прототип V6 36V — еще в 85м году был сделан конструкторами из Maserati, но в серию не пошел. Инфа тут

18 лет на сайте
пользователь #5261

ghostrider, а какая разница 20 на 4 или 30 на 6

19 лет на сайте
пользователь #3975

Движок TOYOTA 4A-GE — пятиклапанник

20 лет на сайте
пользователь #142

Кстати с мощой понятно — чем больше клапанов, тем больше мощи движка

А как у таких движков с расходом? Увеличивается он от этого или нет?

17 лет на сайте
пользователь #16710

Кстати с мощой понятно — чем больше клапанов, тем больше мощи движка

А как у таких движков с расходом? Увеличивается он от этого или нет?

оба параметра от многоклапанности не зависят

20 лет на сайте
пользователь #355

Глум, многоклапанность позволяет дальше выкрутить двигло и снять больше на верхах, так?

17 лет на сайте
пользователь #16710

если «снять больше на верхах» перевести как «отдалить падение кривой момента при больших оборотах», то да, так.

20 лет на сайте
пользователь #355

17 лет на сайте
пользователь #16710

вот популярно-доходчивый текст:

Итак, задача клапанов в классическом атмосферном ДВС системы Отто в том, чтобы через впускной клапан «засосать» в цилиндр горючую смесь, и засосать её максимальное количество, а потом, после сгорания и рабочего хода, выпустить её в выхлопную систему максимально эффективно.

Минимум — 2 клапана, один впускной, другой выпускной. Впускной надо делать большего диаметра, потому что именно от впуска зависит в данном случае почти всё. Даже теоретически, «в пределе» на такте впуска разность давлений в цилиндре и во впускном коллекторе не может быть достигнута 1 атм (сами переведите в бары, гектопаскали, фунты на квадратные дюймы и протчие кило на сантиметры). В выпуске гораздо проще, потому что остаточное давление сгоревших газов может достигать десятка атмосфер, и даже через гораздо меньшую «дырдочку» это можно легко выпустить.

Итак, увеличиваем клапаны. Очень быстро мы «доувеличиваемся» до того, что при приемлемой форме камеры сгорания сумма диаметров двух клапанов не может быть больше диаметра цилиндра. А ведь надо ещё как-то перегородки сделать и прочее, да и свечу разместить. Впрочем, хрен с ней, со свечой, её в сторонку отведём, вбок — мешать не будет, только вот жалко что не по центру — по центру ей более правильное место из соображений детонационной стойкости мотора, которая определяется, в частности, расстоянием от свечи до самой дальней от свечи точки камеры сгорания. Так рождается схема «твинспарк» на старых альфовских моторах — ставим два больших клапана и две свечи по разные стороны от них.

Чтобы более эффективно использовать площать поперечного сечения цилиндра, «делим» впускной клапан на два. Каждый клапан становится чуть поменьше, зато в сумме их площать становится в полтора раза больше, а выпускной клапан делаем тоже чуть побольше, как раньше был впускной на 2-клапанной схеме. Две свечи тут уж больше никак не лепятся, поэтому свечу оставляем одну.

Схема очень широко применяется на японских малолитражных моторах, но бывают и казусы, например, такая схема была применена и ДБ на моторах полведёрных литражей.

Следующий этап 4 клапана — это и выпускной клапан тоже «поделить на два», расположив клапаны по кругу, а свечу поставить в самое наилучшее для неё место — да-да, в самый центр.

Клапаны получаются все 4 большие, при этом всё равно впускные чуть побольше выпускных, нормально при этом получается конструкция газоводов и впуска и выпуска, и протоки для ОЖ есть где разместить. Эта схема и нашла применение у всех мало-мальски себя уважающих фирм в мире.

Следующий этап — ПОЛНАЯ ДУРЬ, и называется это «вместо двух впускных поставим три». Схема отличается от предыдущей тем, что становится просто сложнее технологически и менее надёжна (клапаночки-грибочки тщедушные, жалко на них смотреть), а толку это никакого практически не даёт. Фомы-Неверующие могут заняться прикладной геометрией в плоскости и попытаться вписать в круг две окружности, потом три, четыре и пять. Лично мне некогда, но за бочонок пива могу заняться численным расчётом. Короче, выпендрилась с этой дебильной 5-клапанной схемой только фирма Ауди, выпендрилась десять лет назад и выпендрилась неудачно, но теперь «обратного хода нет», придётся «делать вид что это и есть самое лучшее». А в это время BMW патентует и делает сначала «ВАНОС», потом делает вовсю «двойной ВАНОС», меняя в зависимости от оборотов и нагрузки фазы впуска и выпуска и достигая очень хороших результатов. Ауди спит в оглоблях, наслаждаясь своей 5-клапанностью» и не знает — как бы сриздить у БМВ второй ванос (одни был спёрт давно и втихую ставится на новые моторы), чтобы про это никто не догадался.

(с) Горский Михаил

кстати, на новых моторах от схемы 5клапанов ВАГ уже отказался. А первыми на эти грабли наступил Фиат, давно, еще в начале 90х.

Как работают пятицилиндровые двигатели: Видео

Volkswagen построил уникальный двигатель VR5: Как он работает?

Об особенностях одного из самых странных двигателей, производимых в современности, – пятицилиндрового V-образного мотора Volkswagen, или, как его обозначает сам немецкий автопроизводитель, VR мотора, рассказывает бессменный ведущий познавательного YouTube канала Джейсон Фенске.

Речь в сегодняшнем коротком видео пойдет о 2.3-литровой модификации VR мотора GZ от VW. В блоке с наибольшим развалом цилиндров, поясняет Фенске, скрывается нестандартное их число – пять, на схеме изображено три цилиндра справа, два – слева.

На схеме (слева вверху), как видно, расставлены цифры – это порядок счета цилиндров в блоке VR. Счет работы системы зажигания, запаливающей воздушно-топливную смесь несколько иной: 1-2-4-5-3, то есть работа цилиндров в моторе получается цикличной.

Зачем вообще был сделан этот странный мотор с развалом 15°, спросите вы? Ответом будет два основных плюса: малая масса и компактность. Именно по причине снижения веса и уменьшения габаритов Фольксваген, выпустив сперва шестицилиндровый силовой агрегат из серии VR, решил уменьшить количество цилиндров до пяти. Вес уменьшился еще больше, а мощность, несмотря на снижение, не оказала отрицательного влияния на характеристики тех машин, куда устанавливались данные моторы.

Тем самым Фольксваген как бы занял пустовавшую ранее нишу между 4- и 6-линдровыми V-образными двигателями.

Первые версии VR-моторов развивали 150 лошадиных сил и имели всего по два клапана на цилиндр. Увеличив количество клапанов вдвое, VW добавил и 20 сил, получив в итоге 170 лошадей. Неплохой результат для не очень большого мотора.

Многие считают, что данный тип силового агрегата ближе к V-образному мотору, однако это не так. VR-версия гораздо ближе к рядному силовому агрегату как по схеме работы цилиндров, так и по наличию одного распредвала (хотя есть версии с двумя валами), приводящему клапаны по правую и левую сторону от себя.

Еще одним интересным нюансом является абсолютно нестандартное крепление шатунов к коленчатому валу. Шатуны в буквальном смысле разведены по максимуму друг от друга. Таким образом, центр цилиндров не совпадает с центральной частью коленвала. Немецким инженерам пришлось приложить немало усилий для того, чтобы отбалансировать всю эту систему, ибо с одной стороны коленчатого вала находится два поршня, с другой – три.

Соответственно, расчет коленвала должен быть такой, чтобы баланс был близок к идеальному, иначе серьезных или даже разрушительных вибраций не избежать.

Нестандартно расположение впуска и выпуска. На схеме впускные коллекторы изображены синим, выпускные – красным. Трубы коллекторов, как видно, еще и должны быть разной длины, что потребовало решения дополнительной нестандартной задачи в расчете изгибов для противодействия обратному давлению выхлопных газов.

Итак, вывод: зачем Volkswagen сделал этот мотор? Он представлялся им золотой серединой, более мощным аналогом четырехцилиндровых силовых агрегатов. Но последние годы развития рядных турбочетверок показали их преимущество перед самым странным V-образным двигателем от Фольксваген.

Видео:

Вот посмотрите кстати, как работатет пятицилиндровый мотор на VW Golf. Звук потрясающий: