Клапаны являются одними из важнейших деталей двигателя внутреннего сгорания. От их работы напрямую зависит мощность, экономичность и ресурс автомобильного мотора. Поэтому правильный подбор впускных и выпускных клапанов при ремонте или тюнинге двигателя имеет принципиальное значение.
Назначение и принцип работы впускных и выпускных клапанов
Для начала давайте разберемся с устройством четырехтактного двигателя и ролью клапанов в его работе.
Клапана двигателя работают в тяжелом режиме в области сильного давления и высокой температуры, поэтому изготавливаются из достаточно прочных материалов.
Вся магия превращения топлива в механическую энергию происходит благодаря четырем фазам:
- Впуск - клапаны открываются, в цилиндр поступает топливовоздушная смесь
- Сжатие - клапаны закрыты, смесь сжимается
- Рабочий ход - сжатая смесь воспламеняется, давит на поршень
- Выпуск - отработавшие газы выходят через открытые выпускные клапаны
Впускные клапаны отвечают за подачу топливовоздушной смеси или воздуха в цилиндры на такте впуска. После этого они закрывают камеру сгорания перед началом сжатия. Выпускные клапаны выпускают отработавшие газы после рабочего хода поршня. Соответственно названию, впускной клапан находится с впускной стороны головки блока цилиндра, а выпускной со стороны выпуска.
Особенности конструкции и материалов впускных и выпускных клапанов
Несмотря на кажущуюся простоту, впускные и выпускные клапаны имеют достаточно сложную конструкцию. В общем виде клапан представляет собой:
- Тарелку
- Стержень
- Пружины
- Сальники
Тарелка является непосредственно запирающим элементом, который посадочной кромкой прижимается к седлу. Стержень соединяет тарелку с остальным механизмом газораспределения. Пружины отвечают за быстрый возврат клапанов после открытия, а также прижим тарелки к седлу с необходимым усилием. Сальники не дают проходить маслу из системы смазки двигателя в камеры сгорания.
Материалы для впускных и выпускных клапанов должны обладать высокой прочностью, стойкостью к коррозии, малым коэффициентом теплового расширения. Для тарелок клапанов обычно применяются высоколегированные жаропрочные стали, а для стержней - жаростойкие хромоникелевые сплавы. Выпускные клапаны работают в более тяжелых условиях, поэтому их тарелки покрывают специальными защитными материалами.
Впускные и выпускные клапана имеют разную геометрию и не являются взаимозаменяемыми. Главное отличие - диаметр тарелки: у впускных клапанов она обычно больше. Кроме того, у выпускных меньшая длина стержня, так как они находятся ближе к оси коленвала. При подборе клапанов для конкретного двигателя нужно строго следовать технической документации.
Требования к материалам и конструкции клапанов достаточно жесткие ввиду тяжелых условий работы. Тем не менее, с течением времени даже качественные изделия периодически выходят из строя.
Основные причины выхода клапанов из строя
Несмотря на кажущуюся простоту конструкции и достаточно большой ресурс, впускные и выпускные клапаны периодически выходят из строя. Чаще всего страдают выпускные клапаны, работающие в более тяжелых условиях.
К основным неисправностям клапанов относятся:
- Прогар тарелки
- Трещины и сколы
- Деформация тарелки или стержня
- Потеря герметичности из-за износа седел
Рассмотрим подробнее явление прогара клапана. Это локальный перегрев тарелки, приводящий к расплавлению материала. Причин может быть несколько:
- Малый или нулевой зазор между клапаном и кулачком распредвала
- Использование неподходящего топлива
- Перегрев двигателя
Впускные выпускные клапана ВАЗ: особенности и типичные проблемы
На автомобилях ВАЗ устанавливаются довольно простые и недорогие клапанные механизмы. Типичная проблема - прогар выпускных клапанов из-за малых зазоров и перегрева некачественным топливом.
Особенности подбора новых впускных и выпускных клапанов
Подобрать клапаны на замену вышедшим из строя можно несколькими способами:
- По геометрии и размерам штатных клапанов
- По каталожному номеру для конкретной марки двигателя
- По внешнему виду - точное визуальное соответствие
Первые два способа более предпочтительны, третий подходит в сложных случаях при отсутствии документации.
Размеры впускных и выпускных клапанов для тюнинга двигателя
При тюнинге мотора клапаны часто заменяют на более производительные:
- С большим диаметром тарелки
- С полыми натриевыми стержнями
- С вогнутыми или выпуклыми тарелками
Подбор осуществляют исходя из параметров модернизированных цилиндров, распредвалов и прочих узлов. Необходим строгий расчет размеров. Установка новых клапанов - ответственный этап, требующий специальных знаний и навыков. Рассмотрим последовательность действий.
Правила монтажа впускных и выпускных клапанов
Установка новых клапанов - ответственный этап, требующий специальных знаний и навыков. Рассмотрим последовательность действий при замене клапанов:
- Демонтаж старых клапанов
- Подготовка посадочных мест
- Установка новых клапанов
- Регулировка клапанных зазоров
- Проверка герметичности
- Обкатка двигателя
Демонтаж старых впускных и выпускных клапанов
Старые изношенные клапаны выпрессовываются из головки блока цилиндров с помощью специального приспособления. Необходимо следить, чтобы не повредить посадочные места.
Перед установкой клапанов нужно тщательно очистить их гнезда в головке блока от загрязнений, нагара и старой прокладочной мастики.
Установка новых впускных и выпускных клапанов
Собственно запрессовка клапанов производится на специальном стенде с контролем усилия. Важно строго соблюдать инструкцию производителя двигателя.
После установки клапанов нужно отрегулировать зазор между торцом стержня и кулачком распредвала согласно нормативам.
Проверка герметичности
С помощью специальных жидкостей или мелковой стружки проверяют герметичность посадки клапанов в седлах.
После замены клапанов требуется плавная обкатка двигателя с постепенным наращиванием оборотов. Это позволит избежать задиров новых деталей.
