Смукателен клапан

В това издание ще говорим за всмукателни и изпускателни клапани, но преди да навлезем в подробности, ще поставим тези елементи в контекст за по-добро разбиране. Двигателят се нуждае от средство за разпределение на всмукателните и изгорелите газове, за да ги контролира и премества през колектора към всмукателния колектор, горивната камера и изпускателния колектор. Това се постига чрез поредица от механизми, които образуват система, наречена разпределение.

Двигателят с вътрешно горене изисква гориво-въздушна смес, която при изгаряне задвижва механизмите на двигателя. В колектора въздухът се филтрира и изпраща към всмукателния колектор, където горивната смес се дозира чрез системи като карбуратор или инжекцион.

Готовата смес влиза в горивната камера, където този газ изгаря и по този начин преобразува топлинната енергия в механична. След като процесът приключи, е необходимо продуктите от горенето да напуснат камерата и да позволят цикълът да се повтори. За да развие този процес, двигателят трябва да контролира всмукването и изпускането на газ във всеки цилиндър, това се постига с всмукателните и изпускателните клапани, които ще отговарят за отварянето и затварянето на каналите в точното време.

ЦИКЛИ НА ДВИГАТЕЛЯ

Работата на четиритактов двигател се състои от четири етапа:

ВХОД

На този етап всмукателният клапан се отваря, за да влезе въздух отвън, което води до падане на буталото, както и движението на биелата и коляновия вал.

КОМПРЕСИЯ

На този етап всмукателните и изпускателните клапани са затворени. Когато коляновият вал се върти, биелата и буталото се издигат, това позволява на въздуха, инжектиран във всмукателния етап, да увеличи налягането си няколко пъти, в края на такта на компресия се впръскват гориво и въздух под високо налягане.

МОЩНОСТ

При силовия ход буталото започва да се спуска, когато сместа от сгъстен въздух/гориво се запалва от запалителната свещ, причинявайки експлозия в горивната камера.

ОСВОБОЖДАВАНЕ

И накрая, на този етап коляновият вал се завърта надясно, като по този начин премества мотовилката, така че буталото да може да се върне нагоре, докато изпускателният клапан е отворен, и позволява на изгорелите газове да излязат през него.

КАКВО Е ВХОДЯЩИ И ИЗПУСКАТЕЛНИ ВЕНТИЛИ?

Входящите и изходящите клапани са елементи, чиято функция е да контролират потока на течност или газ; тези, използвани във всмукателния и изпускателния отвор на четиритактовия двигател, обикновено са клапани със седло.

Каква е ролята на тези клапи? Клапаните са прецизни части на двигателя и изпълняват четири много важни задачи при работата на двигателя:

• Блокиране на участъци от потока.
• Контрол на газообмена.
• Херметически затворени цилиндри.
• Разсейване на топлината, абсорбирана от изгарянето на отработените газове, прехвърлянето й към вложките на седалките на клапаните и водачите на клапаните. При температури до 800ºC, всеки клапан се отваря и затваря до 70 пъти в секунда и издържа средно на 300 милиона промени в натоварването през целия живот на двигателя.

ФУНКЦИИ

ВХОДЯЩИ ВЕНТИЛИ

Всмукателният клапан изпълнява функцията за свързване на всмукателния колектор към цилиндъра в зависимост от времето за разпределение. По правило те са направени само от един метал, стомана с примеси на хром и силиций, които осигуряват добра устойчивост на топлина и работа. Някои части от метала, като седалката, стеблото и главата, обикновено са закалени, за да се намали износването. Охлаждането на този клапан става поради контакта му с гориво-въздушната смес, която разсейва температурата си до голяма степен, като правило, при контакт със стеблото и работната му температура достига 200-300°C.

ИЗПУСКАТЕЛНИ ВЕНТИЛИ

Изпускателният клапан е в постоянен контакт с изгорелите газове при много високи температури, така че те трябва да са с по-здрава конструкция от всмукателните клапани.

Топлината, акумулирана в клапана, се освобождава през седлото му с 75%, не е изненадващо, че достига температура от 800 ºC. Поради уникалната си функция, този клапан трябва да бъде направен от различни материали, главата и стеблото му обикновено са изработени от легирана стомана с хром и магнезий, тъй като има отлична устойчивост на окисление и устойчивост на висока температура. Горната част на стеблото обикновено е направена от силициев хром. За топлопроводимост се правят кухи дъна и пръти, пълни с натрий, тъй като този материал има функцията бързо да пренася топлината в зоната на охлаждане, намалявайки температурата на дъното до 100ºС.

ТИП ВЕНТИЛИ

МОНОМЕТАЛЕН КРАН

Произвежда се рационално чрез гореща екструзия или щамповане.

БИМЕТАЛНИ ВЕНТИЛИ

Това прави възможна перфектна комбинация от материали както за стеблото, така и за главата.

КУХИ ВЕНТИЛИ

Тази технология се използва от една страна за намаляване на теглото, а от друга страна за охлаждане. Пълен с натрий (точка на топене 97,5ºC), той може да пренася топлина от главата на клапана към стеблото чрез ефекта на разбъркване на течния натрий и да постигне намаляване на температурата от 80º до 150ºC.