Клапана газораспределения дизельных двигателей, впускной клапан, выпускной клапан / НЕВА-диз
Постоянно на складе и под заказ впускные и выпускные клапана газораспределения судовых двигателей:
клапан впуска 4Ч 8,5/11
клапан выпуска 4Ч 8,5/11
клапан впуска 6Ч 9,5/11
клапан выпуска 6Ч 9,5/11
клапан впускной 4Ч 10,5/13
клапан выпускной 4Ч 10,5/13
клапан впускной 6Ч 12/14
клапан выпускной 6Ч 12/14
клапан впускной 3Д6/Д12
клапан выпускной 3Д6/Д12
клапан впускной 6ЧН 18/22
клапан выпускной 6ЧН 18/22
клапан впускной 6ЧН 25/34
клапан выпускной 6ЧН 25/34
клапан впускной 6Ч 23/30
клапан выпускной 6Ч 23/30
клапан впускной Г60 (6ЧН 36/45)
клапан выпускной Г60 (6ЧН 36/45)
клапан впускной 6S 160
клапан выпускной 6S 160
Клапаны (впускной клапан, выпускной клапан) – детали двигателя, служащие для периодического открывания и закрывания отверстий впускных и выпускных каналов в зависимости от положения поршней в цилиндре и от порядка работы двигателя.
Клапаны расположены в головке цилиндров под углом к вертикальной оси цилиндров. Стальной впускной клапан изготовлен цельным, а выпускной состоит из двух частей, соединённых в заготовке сваркой. Верхняя часть клапана — его стержень — изготовлена из стали, имеющей высокую износостойкость, нижняя часть стержня и головка выпускного клапана сделаны из термостойкой стали.
Уплотнительной поверхности клапанной головки приходится входить в соприкосновение с клапанным седлом до 70 раз в секунду. Возникающие при этом динамические усилия, а также силы клапанных пружин и давление воспламенения представляют собой весьма серьезное испытание для этих деталей.
Особенно сильному нагреву подвергается выпускной клапан: отработанный газ имеет температуру до 800°С. В течение того короткого времени, пока рабочие поверхности входят в соприкосновение друг с другом, необходимо осуществить максимальную передачу тепла с клапанного седла на головку цилиндра.
Выбор материала
При выборе клапанов для форсированного двигателя наибольшее количество вопросов вызывает именно выбор материала.
Производители предлагают широкий выбор материалов, удовлетворяющий требованиям практически любого двигателя. Некоторые производители имеют в своем ассортименте один-два типа материала, заявляя при этом о его универсальности и том, что он подходит ко всем моторам. Однако если взять в расчет условия, в которых приходится работать клапанам, становится понятным необоснованность таких заявлений, один тип материала ни в коем случае не может подойти ко всем без исключения двигателям. Основная разница между впускными и выпускными клапанами состоит в различных рабочих температурах. Выпускные клапаны находятся под постоянным воздействием крайне разрушительных газов, а температуры часто превышают рубеж 760°С. Впускные же клапаны постоянно охлаждаются потоками воздушно-топливной смеси и не разогреваются до таких температур. Специфические сплавы впускного клапана при своей не слишком высокой рабочей температуре могут оказаться прочнее нержавеющей стали выпускного клапана.
Форма головки клапана и ее размеры имеют особое значение для мощности двигателя.
А ключевым звеном является диаметр головки и угол седла. Клапаны, имеющие вогнутую со стороны камеры сгорания головку, — несколько легче обычных, но из-за увеличенного объема камеры сгорания имеет место некоторое падение компрессии. Диаметр головки клапана прямо пропорционально связан с интенсивностью прохождения потоков воздушно-топливной смеси и, следовательно, мощностью двигателя. То есть клапан должен иметь достаточный для свободного прохождения потоков смеси диаметр головки. Повысить мощность двигателя можно установив в головку блока клапаны с увеличенным диаметром головок. Такие клапаны, однако, имеют и недостаток – заметное снижение пиковой мощности и крутящего момента. Выбор диаметра клапана в итоге оказывается компромиссом между низкими оборотами и пиковой мощностью, определяющим же фактором при этом является предназначение двигателя. В обычных, нетурбированных двигателях, диаметр головки впускного клапана больше диаметра выпускного на 25%.
Угол седла клапана обычно определяется производителем двигателя, хотя измерить его можно в любой мастерской.
Даже если в распоряжении мастерской имеется гидростенд, лучше не испытывать судьбу и следовать рекомендациям производителя относительно угла седла, поскольку его значение имеет огромное значение. При обработке седла клапана необходимо уделять особое внимание точности. Для того, чтобы контактная поверхность седла соприкасалась с нужной точкой фаски клапана и имела требуемую ширину (1,15 – 1,5 мм), седло должно быть обработано под несколькими углами. Профессионально обработанные седла (как показано на рисунке 1) могут существенно повысить мощность двигателя. При измерении углов нужно быть внимательным, в некоторых двигателях, как, например, у показанного на рисунке 2 двигателя Honda S2000, имеют место сужающиеся углы.
Форма нижней части головки клапана и качество ее обработки также влияет на прохождение потоков смеси через клапан. Нижняя поверхность головок высококачественных клапанов проходит специальную механическую обработку, повышающую прочность клапана и облегчающую прохождение потоков смеси.
Полировка имеет несколько положительных сторон. Во-первых, благодаря удалению с поверхности всех неровностей первичной обработки облегчается прохождение потоков смеси, а во-вторых, в процессе полировки удаляются все возможные концентраторы напряжения.
Именно шток является опорной поверхностью, контактирующей с направляющей клапана. Упор же клапана должен обладать достаточным запасом прочности, способным выдерживать постоянные нагрузки, передаваемые на клапан качающимся рычагом. Диаметр штока зависит от того, какой вес и запас прочности ожидается от клапана. Некоторые клапаны премиум-класса имеют вырезку на штоке. Вырезка уменьшает диаметр в области ниже направляющей и ощутимо увеличивает проходимость смеси при низком подъеме головки клапана. При этом слегка снижается вес клапана. Существенно снизить вес клапана можно уменьшив диаметр его штока.
Покрытие клапана и его зазор
Хромирование штока клапана увеличивает его долговечность в условиях недостаточного смазывания.
Конструкция замка клапанной пружины
Наиболее распространенная конструкция замка клапанной пружины – прямоугольной формы канавка. Компоненты такого замка представлены в широком ассортименте форм и типов материалов. Кроме этого свою эффективность доказали и многоканавочные замки, позволяющие клапану вращаться независимо от пружины и ее тарелки. Благодаря этому достигается равномерный износ и чистота контактных поверхностей фаски клапана и седла, а это в свою очередь увеличивает долговечность клапана.
Конструкция упора клапана
Упор клапана должен обладать достаточным запасом прочности, чтобы противостоять постоянному давлению качающегося рычага. Нержавеющую сталь невозможно закалить до такого уровня, чтобы она выдерживала подобные нагрузки, поэтому упор необходимо либо наваривать, либо делать съемным. Сплавы не на основе нержавеющей стали хорошо поддаются закалке и не нуждаются в наварных упорах или других укрепленных элементах. Шток клапана с многоканавочной конструкцией замка должен быть закален в области канавок либо наварен, если материал головки – нержавеющая сталь.
Вес двигателя может быть фактором, ограничивающим обороты двигателя.
Этот фактор обязательно нужно учитывать при его конструировании. При этом, учитывая больший размер впускных клапанов, им нужно уделять особое внимание. Вырезка на штоке клапана – незначительное снижение веса. Большого результата можно добиться, уменьшив диаметр штока клапана. Титановые клапаны хотя и дорого стоят, но имеют существенно меньший вес, что положительно сказывается на оборотах двигателя и долговечности пружин клапанного привода.
Ни один клапан не выдержит удара о поршень. Основной причиной выхода из строя головок блока является именно такие удары. Рекомендуемый зазор между ними – 2,5 мм, хотя это значение и может показаться слишком большим. Безусловно. Меньший зазор обеспечит лучшие результаты, но при этом придется жертвовать надежностью двигателя.
Материалы для производства впускных и выпускных клапанов
Материалы для производства клапанов должны удовлетворять всем требованиям двигателя. Термин “нержавеющая сталь” обычно применяется по отношению ко сплавам стали, содержащим как минимум 10% хрома.
Как будет показано ниже, сплав сильхром 1 приближается к этому уровню при том что стоимость его остается на уровне дешевых высокоуглеродистых сплавов.
Sil XB, 422, 21-2N и 21-4N: сплавы нержавеющей стали.
Sil1: стальной сплав с 8,5% содержанием хрома, пригодный для производства работающих с повышенными нагрузками клапанов. Используется для изготовления высококачественных впускных клапанов.
Sil XB: ферритный сплав, содержащий 20% хрома и 1,3% никеля. Используется для производства впускных клапанов, работающих с высокими нагрузками.
422: сплав нержавеющей стали, используемый для изготовления высококачественных впускных клапанов. Сплав разработан специально для впуcкных клапанов, диапазон рабочих температур его не подходит для изготовления выпускных клапанов.
Клапаны из этого сплава часто имеют обозначение “для жестких условий”.
Ti-6: титан – легкий неферритный материал, применяемый для изготовления клапанов, работающих в высокооборотистых спортивных двигателях. Он на 40% легче стали и сохраняет прочность при высоких температурах. Обычно из титана изготавливаются впускные клапаны большого диаметра, хотя можно встретить и выпускные клапаны из этого материала.
21-2N: аустенитный стальной сплав, содержащий 21% хрома и 2% никеля. Наиболее популярный материал для изготовления выпускных клапанов, сохраняет свойства при существенных повышениях температуры. Благодаря дополнительной обработке характеристики клапана из такого материала можно приблизить к оптимальным. В итоге получается недорогой и очень качественный клапан.
21-4N: аустенитный стальной сплав, похожий по качествам на 21-2N, но с более высоким содержанием никеля (4%). Используется как альтернатива сплаву 21-2N.
устройство описание клапана; выпускной клапан; детали механизма ГРМ
устройство описание клапана; выпускной клапан; детали механизма ГРМ Главная ~ фотографии;краткое описание ГБЦ
К л а п а н ы открывают и закрывают впускные и выпускные каналы.
Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Диаметр головки впускного клапана больше, чем выпускного. Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали; выпускные клапаны (или их головки) — из жаростойкой стали. Вставные седла клапанов, запрессованные в головку или блок цилиндров, изготовляют из жаростойкого чугуна. На рабочую поверхность головки выпускных клапанов иногда наплавляют жаростойкий сплав. Для лучшего охлаждения внутреннюю полость некоторых выпускных клапанов заполняют металлическим натрием 11 (см. рис. 3.4, а), который имеет высокую теплопроводность и температуру плавления 98°С. При движении клапана расплавленный натрий, перемещаясь внутри стержня, отводит теплоту от головки к стрежню, которая затем передается направляющей втулке 10.
Рабочая поверхность головки клапана (фаска) обычно имеет угол 45°; только у впускных клапанов двигателя ЗИЛ-130 этот угол равен 30°. Фаску головки клапана тщательно обрабатывают и притирают к седлу.
Стержень клапана имеет выточку, в которую вставляют сухарики 7 для крепления упорной шайбы 6 пружины клапана.
Стержни клапанов перемещаются в направляющих втулках 10 — чугунных или металлокерамических (ЗМЗ-24, ЗМЗ-53, КамАЗ-740).
Клапан прижимается к седлу одной или двумя (АЗЛК-2140 и КамАЗ-740) пружинами. При двух пружинах направление из витков должно быть различным, чтобы при поломке одной из них ее витки не могли попасть между витками другой.
Выпускные клапаны двигателей ЗИЛ-130 принудительно поворачиваются при работе, что предотвращает их заедание и обгорание. Механизм поворота состоит из неподвижного корпуса 1 (рис. 3.4, а—г), пяти шариков 2 с возвратными пружинами 9, дисковой пружины 8 и опорной шайбы 3 с замочным кольцом 4. Корпус 7 установлен на направляющей втулке 10 клапана в углублении головки цилиндров и имеет секторные пазы для шариков 2. Опорная шайба .?и дисковая пружина 8с зазором надеты на выступ корпуса. При закрытом клапане (рис. 3.4, б), когда усилие его пружины 5 невелико, дисковая пружина 8 выгнута наружной кромкой кверху, а внутренней кромкой опирается на заплечник корпуса 1.
При открытии клапана усилие его пружины 5 увеличивается, дисковая пружина 8 распрямляется и ложится на шарики 2 (рис. 3.4, в). Усилие пружины 8 передается на шарики 2, и они, перекатываясь по секторным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину и опорную шайбу, а, следовательно, пружину клапана и клапан.
При закрытии клапана усилие его пружины уменьшается, дисковая пружина 8 прогибается и упирается в заплечник корпуса, освобождая шарики 2, которые под действием пружины 9 возвращаются в исходное положение.
Сайт управляется системой uCoz
Все о клапанах двигателя
Поток жидкости или газа в камеры сгорания или цилиндры и из них должен быть разрешен или ограничен во время работы двигателя. Это делают двигатели внутреннего сгорания, основными механическими компонентами которых являются клапаны двигателя. Их функция аналогична многим другим типам клапанов, которые блокируют или пропускают поток.
Еще одним компонентом двигателя является коромысло, которое должно открываться и закрываться в правильной последовательности с правильным временем.
Для этой операции клапаны двигателя взаимодействуют с коромыслами. Двигатели внутреннего сгорания, работающие на различных видах топлива (например, бензин, дизельное топливо, керосин, СПГ, LP), имеют общие клапаны двигателя. Из-за различных конструкций размещения клапаны являются основным компонентом для определения типа двигателей, и они классифицируют двигатели как верхний клапан (OHV), верхний кулачок (OHC) или клапан в блоке (VIB). Теперь давайте подробно рассмотрим на клапанах двигателя
ДЛЯ ЖИРНОЙ КОЖИ
Клапаны двигателя имеют клапан с коническим профилем, который прилегает к обработанному седлу клапана для герметизации прохода для жидкостей или газов. Клапана хлопают вверх и вниз в движении. Поэтому они выполнены в виде тарельчатых клапанов. Также из-за формы головы их называют грибовидными створками.
Клапан в основном состоит из штока и головки. В соответствии с механической обработкой седла клапана, седло возглавляет галтель, которая находится в головке клапана.
Пружина клапана создает посадочное давление, против которого должен двигаться шток клапана. Механические элементы двигателя управляют клапаном, создавая силу для движения штока против давления седла. Эти механические элементы и клапан соединены штоком клапана 9.0003
Роль клапанов двигателя в работе двигателя
В зависимости от участия в работе двигателя клапаны двигателя в основном называются впускными клапанами и выпускными клапанами. Впускные клапаны необходимо открыть, чтобы воздушно-топливная смесь поступала в цилиндры двигателя для сжатия и воспламенения. И выпускные клапаны должны быть открыты, чтобы выпустить выхлопные газы после процесса сгорания, вызванного зажиганием
Распределительный вал двигателя приводит в движение клапаны двигателя. За счет вращения распределительного вала линейное движение клапана создается серией выступов или кулачков, расположенных в распределительном валу.
Движение клапанов двигателя
Распределительный вал двигателя приводит в движение клапаны двигателя.
За счет вращения распределительного вала линейное движение клапана создается серией выступов или кулачков, расположенных в распределительном валу.
Правильность работы клапанов обеспечивается точным зазором между штоком клапана и коромыслом или кулачком. Слишком большой зазор клапанов вызывает позднее открытие и быстрое закрытие клапанов. А слишком малый зазор клапанов вызывает неполное закрытие клапанов, что снизит мощность двигателя и повысит его шумность
Материалы, используемые в клапанах двигателя
Основные операции клапанов двигателя требуют большой нагрузки и чрезвычайно высоких температур. Чтобы противостоять такому напряжению и температуре, материалы клапанов двигателя должны обладать способностью выдерживать такие высокие механические и термические нагрузки от динамики двигателя.
Впускные клапаны в основном изготавливаются из хромированной, никелевой или вольфрамовой стали, а выпускные клапаны в основном изготавливаются из высокотермостойких металлов, таких как нихром, кремний-хром или кобальт-хромовые сплавы.
Здесь, в Sunflag Steel, у нас есть стали, специально подготовленные для клапанов двигателей, и у нас есть высококачественная сталь для клапанов двигателей. Вы можете проверить их и связаться с нами для лучшего качества и цены.
Некоторые типы клапанов двигателя
В зависимости от конструкции и материалов основными типами клапанов двигателя являются –
• Монометаллические клапаны двигателя.
•Биметаллические клапаны двигателя.
• Полые клапаны двигателя
Некоторые характеристики клапанов двигателя
Для облегчения выбора лучших клапанов двигателя покупатели должны проверить следующие характеристики:
• Диаметр штока
• Длина штока
• Угол седла
• Материалы клапана
• Покрытия
Это краткое описание двигателя клапаны. Надеюсь, это улучшит ваши знания о клапанах двигателя. Чтобы получить лучшую сталь клапана двигателя, доберитесь до стали Sunflag.
Поделиться сейчас
Поделиться на facebook
Facebook
Поделиться на Twitter
Twitter
Поделиться на linkedin
LinkedIn
Последние сообщения
Купить
Клапаны и седла — Журнал производителей двигателей
Клапаны и седла в двигателе внутреннего сгорания играют центральную роль в дыхании двигателя, сжатии, производительности и долговечности.
Неважно, имеет ли двигатель два, три, четыре или даже пять клапанов на цилиндр, бензиновый или дизельный двигатель, потому что все клапаны делают одно и то же: они открываются и закрываются, чтобы воздух поступал в цилиндры, а выхлопные газы поступали в цилиндры. выйти из цилиндров. Когда клапаны закрыты, они должны плотно закрываться, чтобы предотвратить потерю компрессии, в противном случае двигатель даст пропуски зажигания и потеряет мощность. Несмотря на то, что основная задача относительно проста, влияние клапанов и седел на компрессию, мощность, экономию топлива и выбросы огромно.
Негерметичный компрессионный клапан может привести к значительному падению мощности – до 25 процентов в четырехцилиндровом двигателе! Неважно, вызвана ли компрессионная утечка погнутым, изношенным, эродированным или треснутым клапаном, или если поверхность или седло клапана не концентричны или имеют овальную форму, конечный результат остается тем же.
Таких проблем можно избежать, тщательно проверяя все клапаны перед их повторным использованием при капитальном ремонте двигателя.
Искушение состоит в том, чтобы сэкономить деньги, повторно используя и восстанавливая как можно больше оригинальных клапанов. Клапаны, которые погнуты, треснуты, эродированы или имеют чрезмерный износ штока, очевидно, должны быть заменены.
Новые клапаны доступны из различных источников. Придерживайтесь поставщика с торговой маркой, который имеет репутацию качества и постоянства. Некоторые дешевые морские клапаны не являются надежными продуктами из-за сомнительной металлургии, точности размеров или обработки штока. Тот факт, что клапан выглядит хорошо, не означает, что он такой же, как OEM-клапан или качественный клапан послепродажного обслуживания.
Восстановленные клапаны могут быть экономичной альтернативой новым клапанам, если стоимость является проблемой, особенно в дизельных двигателях. Изношенные штоки клапанов можно повторно хромировать, чтобы восстановить стандартные размеры, или хромирование можно нарастить до увеличенного размера, чтобы изношенные направляющие клапанов можно было развернуть для установки штоков клапанов увеличенного размера.
Износ штока клапана очень распространен в двигателях с большим пробегом, независимо от того, бензиновые они или дизельные. Заводское хромовое покрытие на многих стержнях клапанов не очень толстое, всего около 7 микрон, поэтому не требуется большого износа, чтобы стереть хромовое покрытие. Штоки также могут иметь лепестковый рисунок износа в зависимости от того, насколько большую боковую тягу они испытывают внутри двигателя. Слишком большой зазор между штоком и направляющей не годится, потому что он позволяет клапану колебаться каждый раз, когда он открывается и закрывается. Это, в свою очередь, может привести к изгибу головки клапана при закрытии седла. Со временем постоянное изгибание может привести к усталости металла, растрескиванию и выходу клапана из строя.
Обработка штока важна для клапана, так как влияет на трение и износ. Гладкий обычно лучше. Хромирование — хороший материал с точки зрения износостойкости, как и многие новые «высокотехнологичные» покрытия PVD, DLC и покрытия на основе молибдена.
Одна из новых технологий, которую мы видели, — это отделка штока с небольшими волнистыми канавками, нанесенными на поверхность с полимерным наполнителем для удержания масла. Говорят, что отделка «змеиная кожа» снижает трение, повышая износостойкость без изменения допусков штока.
Предотвращение проблем с клапанами
Причиной отказов, связанных с клапанами, часто являются такие факторы, как детонация, низкое качество или неисправность деталей, превышение оборотов двигателя или неспособность конечного пользователя отрегулировать или поддерживать надлежащий зазор клапана и т. д. Многие из этих вещей могут способствовать или даже вызывать отказы клапанов, но то же самое может быть и с небрежными допусками на обработку.
Концентричность седла клапана по отношению к направляющей клапана и клапану имеет важное значение для правильного выравнивания и герметичного компрессионного уплотнения. Для точной доводки седла требуется станок для клапана и седла, который находится в хорошем состоянии и может выдерживать жесткие допуски.
Вы не можете иметь отстой в пару тысячных дюйма и ожидать, что клапаны будут плотно закрываться. Зазор между пилотом и направляющей должен быть не более 0,0002 дюйма для точной обработки. Один из способов добиться этого — использовать смазку высокого давления на пилоте.
Резак для сиденья также должен быть острым и вращаться с достаточно высокой скоростью, чтобы обеспечить высококачественную отделку сиденья. Если во время резки седла возникает вибрация, проблема может заключаться в слишком большом зазоре между пилотом и направляющей клапана, скорости фрезы или в том, что станок не выровнен. Использование охлаждающей жидкости при резке жестких седел уменьшит вибрацию.
Насколько хорошо сопрягаются клапаны и седла после их механической обработки, можно легко проверить с помощью ручного насоса, создающего вакуум на каждом из портов головки с установленными клапанами. Если есть полный контакт между поверхностью клапана и седлом, порт должен удерживать вакуум. Если вы не можете создать вакуум на порте, клапан и седло не концентричны или не имеют полного контакта по всему периметру.
Вам нужно исправить проблему до того, как головка или двигатель выйдут из строя. Ручная притирка клапанов к седлам может помочь улучшить краевое уплотнение, но в этом нет необходимости, если клапаны и седла изначально были обработаны аккуратно.
Некоторые заводы по ремонту серийных двигателей, а также сборщики нестандартных характеристик используют машину Spintron для проверки компрессии и работы клапанного механизма в только что собранном двигателе. Spintron использует электродвигатель для вращения двигателя, как если бы он работал. Число оборотов в минуту можно варьировать по мере необходимости вплоть до красной линии. Программное обеспечение и контрольно-измерительные приборы Spintron отслеживают, что происходит с клапанным механизмом, поэтому любые проблемы, которые могут повлиять на надежность или производительность двигателя, могут быть обнаружены и устранены до того, как он покинет цех.
Чем выше содержание никеля в клапане, тем дороже сплав и тем больше тепла он может безопасно выдерживать в условиях гонок.
Типы клапанов и материалы
Для серийных бензиновых двигателей в качестве клапанов оригинального оборудования обычно используется какой-либо тип цельного или состоящего из двух частей сплава нержавеющей стали. К ним относятся впускные клапаны из низколегированного сплава NV и высоколегированного сплава HNV, аустенитные выпускные клапаны EV и высокопрочный сплав выпускного клапана HEV. Выпускной клапан должен выдерживать гораздо более высокие температуры, чем впускные, поэтому они обычно изготавливаются из более прочного жаропрочного сплава.
Большинство клапанов вторичного рынка изготовлены из нержавеющих сплавов 21-2N или 21-4N, хотя некоторые поставщики также предлагают клапан из сплава 23-8N или свой собственный сплав для высокотемпературных выпускных клапанов. Специфика некоторых из этих сплавов держится в секрете, но мы можем сказать вам, что нержавеющая сталь 21-2N содержит 21% хрома и 2% никеля. 21-4N имеет такое же содержание хрома, но содержит почти в два раза больше никеля (3,75%) для большей термостойкости.
23-8N содержит 23% хрома и 8% никеля. Чем выше содержание никеля, тем дороже сплав и тем больше тепла он может безопасно выдержать в сложных гоночных условиях. Клапаны из 21-4N могут выдерживать температуры до 1600 градусов по Фаренгейту.
Для более требовательных применений (двигатели с закисью азота, турбокомпрессоры или нагнетатели) можно использовать высокотемпературный суперсплав, такой как Inconel 751 или Nimonic 80A. Inconel включает в себя ряд жаропрочных сплавов, которые обычно содержат 15–16 % хрома и 2,4–3,0 % титана.
Один поставщик головок блока цилиндров послепродажного обслуживания сообщил нам, что они используют впускные и выпускные клапаны 21-4N во всех своих головках цилиндров, от уличных до полноразмерных гоночных головок. «Клапаны имеют гладкую поверхность с хромированными штоками и используются с седлами клапанов из ковкого чугуна. Мы не заметили проблем с долговечностью клапана при использовании этих деталей, но мы предлагаем модернизацию, если покупателю нужны выпускные клапаны из инконеля или легкие титановые клапаны (для которых также требуются медные седла клапанов)».
Титановые клапаны являются дорогой альтернативой клапанам из нержавеющей стали, но являются одним из лучших усовершенствований, которые кто-либо может сделать для обеспечения стабильности и производительности клапанного механизма при высоких оборотах. Титан уменьшает массу клапана почти на 40 процентов, что означает, что вы можете использовать гораздо меньшее давление пружины при той же частоте вращения двигателя или большее число оборотов в минуту, используя те же пружины, что и раньше. Уменьшение веса клапанов увеличивает срок службы пружины и снижает нагрузку на коромысла, толкатели, толкатели, кулачок и кулачковый привод.
Насколько прочны титановые клапаны? Они используются в некоторых серийных двигателях, таких как Corvette Z06 и ZR1, поэтому нет никаких сомнений в способности выдерживать длительные дорожные или гоночные условия. Для повышения износостойкости титановые клапаны могут быть покрыты различными материалами, включая желтый нитрид титана (TiN), молибден или нитрид хрома.
Покрытия уменьшают трение, помогают рассеивать тепло и улучшают твердость поверхности и износостойкость клапана.
Титановые клапаны, как правило, удерживают больше тепла, чем клапаны из нержавеющей стали, поэтому их седла необходимо заменить на какой-либо тип медного сплава. Медь обеспечивает хорошую теплопроводность, отводя тепло от клапана, когда клапан закрыт. В течение многих лет с титановыми клапанами использовались седла из медно-бериллиевого сплава. Медно-бериллиевые сплавы обычно содержат менее 3% бериллия. Тем не менее, бериллиевая пыль опасна и требует особых мер предосторожности при обработке седел. Рекомендуется использовать смазочно-охлаждающую жидкость или охлаждающую жидкость вместе с пылезащитной маской, одобренной OSHA.
В последние годы были разработаны медные сплавы, не содержащие бериллия, с дополнительным содержанием никеля и кремния, которые обеспечивают такие же характеристики без риска для здоровья. Moldstar 90 — это медный сплав, не содержащий бериллия, который можно использовать с ЛЮБЫМ типом клапана (титановым или нержавеющим) или любым топливом, где требуется высокая теплопередача.
Если заказчик не может позволить себе титановые клапаны, другим способом значительно снизить вес клапана является использование клапанов с полым штоком из нержавеющей стали. Клапаны с полым штоком могут снизить вес на 10% и более, чтобы получить те же преимущества, что и титановые клапаны, но без затрат. Для улучшения охлаждения полые стержни выпускных клапанов могут быть частично заполнены натрием. Натрий плавится при температуре 200 градусов по Фаренгейту и улучшает поток тепла через шток клапана на 40% и более. Это помогает отводить тепло от головки клапана, продлевая срок службы клапана и повышая его надежность. Это также позволяет двигателю выдерживать больший нагрев и опережение зажигания.
ОСТОРОЖНО: Натрий очень реактивен при контакте с водой. Если клапан, заполненный натрием, треснул и был помещен в резервуар для очистки с водой, натрий может выплеснуться из клапана или даже заставить клапан лопнуть и треснуть пополам.
Клапаны с полым штоком, заполненные натрием, являются хорошим улучшением производительности, но мы слышали о некоторых отказах клапанов в некоторых серийных двигателях, в которых используются эти клапаны.
Если вы просматриваете форумы Corvette, вы найдете множество сообщений, в которых говорится о неисправностях выпускных клапанов с небольшим пробегом с заводскими клапанами с полым штоком, заполненными натрием. Некоторые возлагают вину за проблему на проблему контроля качества в процессе производства клапана. Есть фотографии разрезанных клапанов, на которых видно, что центральное отверстие было просверлено значительно не по центру, что привело к неравномерной толщине стенки: одна сторона была намного тоньше другой. На некоторых полых штоках также видны царапины внутри от процесса сверления, что создает концентраторы напряжения, которые могут привести к трещинам и поломке клапана. Вот почему важно тщательно осматривать каждый клапан на наличие трещин перед его повторным использованием, независимо от его пробега. Другие винят проблему отказа клапана в проблемах концентричности седла клапана, чрезмерном износе направляющей клапана или плохом контроле допусков штока к направляющей на заводе.
Избыточный направляющий зазор позволяет клапану колебаться и изгибаться при каждом цикле клапана. Некоторые владельцы Corvette заменили свои стандартные направляющие на неоригинальные бронзовые направляющие клапанов.
В дизельных двигателях клапаны с покрытием из стеллита часто используются для работы при высоких температурах выхлопных газов. Стеллит также можно использовать на впускных клапанах. Стеллит представляет собой сплав кобальта и хрома, который увеличивает поверхностную твердость поверхности клапана примерно до 55–59 единиц по шкале Роквелла. или аналогичный материал). Покрытие Stellite значительно повышает износостойкость при высоких температурах. Если вы восстанавливаете дизельный двигатель, который на заводе оснащен клапанами с покрытием из стеллита, используйте для замены клапаны того же типа, а не обычные клапаны.
Материалы седел клапанов
Седла клапанов должны быть совместимы с типом клапанов двигателя. В большинстве чугунных головок седла являются цельными и подвергаются индукционной закалке для повышения износостойкости.
С алюминиевыми головками седла могут быть изготовлены из сплава чугуна, порошкового металла или меди с высоким содержанием меди (для высокотемпературных двигателей или титановых клапанов).
Поставщики седла клапана предлагают различные материалы седла, поэтому посоветуйтесь с вашим поставщиком, какой сплав лучше всего подходит для вашего двигателя.
Железный сплав с высоким содержанием хрома и твердостью по Роквеллу RC40 должен быть более чем достаточным для вашего типичного бензинового двигателя, работающего на неэтилированном топливе, запаса или производительности. Этот тип сплава хорошо работает при температуре выхлопных газов до 1150 градусов по Фаренгейту.
Для двигателей, работающих на природном газе или пропане, а также двигателей с турбонаддувом, наддувом или закиси азота рекомендуется использовать более высокотемпературный сплав на основе никеля. Такой материал может выдерживать температуру выхлопных газов до 1600 градусов по Фаренгейту.
Для применений, где требуется дополнительная износостойкость при высоких температурах (например, для тяжелонагруженных дизелей), может потребоваться сплав седла с покрытием из стеллита.
Переходя к седлам из порошкового металла (PM), они используются в качестве оригинального оборудования во многих последних моделях бензиновых (и некоторых дизельных) двигателей. Автопроизводителям нравятся сиденья PM, потому что они дешевле, чем сиденья из сплава, их можно формовать близко к готовым размерам и их легко обрабатывать (когда они новые). Седла PM затвердевают по мере старения, что хорошо для износостойкости, но также усложняет обработку сидений, если их нужно будет подправить позднее. Седла PM можно заменить на такие же или на чугунные седла или седла из другого сплава, если это необходимо.
Установка седла клапана
Большой вопрос здесь заключается в том, насколько посадку с натягом следует использовать при установке нового седла клапана? Седла в некоторых головках OEM могут иметь посадку с натягом всего 0,002 дюйма — этого достаточно, когда вы работаете с совершенно новыми головками и новыми седлами. Но обычно требуется больше посадки с натягом для головок с большим пробегом или головок, которые будут подвергаться воздействию высоких уровней мощности.
Обычная рекомендация по установке новых седел в бывшие в употреблении головки или головки послепродажного обслуживания: натяг от 0,005 до 0,006 дюйма для алюминиевых головок или от 0,003 до 0,005 дюйма для головок из чугуна. В дополнительной штамповке или закреплении посадочных мест не должно быть необходимости, если используется правильная посадка с натягом.
Чтобы упростить установку, предварительно нагрейте головки в духовке примерно до 200 градусов по Фаренгейту (больше не нужно нагревать) и охладите сиденья в морозильной камере. Кроме того, убедитесь, что седла имеют фаску на нижней внешней кромке, и используйте смазку, если седла плотно прилегают. Используйте направляющую и направляющую при установке сидений, чтобы они входили прямо и не взводились.
Ремонт клапанов и седел
Углы на поверхности клапана и седла могут реально увеличить или уменьшить потенциал производительности двигателя. Одиночный вырез под углом 45 градусов на клапанах и седлах не обеспечит такой же поток воздуха, приемистость и мощность, как работа клапана с тремя углами (30-45-60), работа клапана с четырьмя углами или седло под углом 45 градусов с подрезка радиуса.
Существует множество переменных, влияющих на поток воздуха через отверстия и чашу головки блока цилиндров. Клапаны с подрезанным штоком непосредственно над головкой или с меньшим наружным диаметром штока теоретически улучшают поток за счет уменьшения ограничения в отверстии клапана. Тем не менее, они могут или не могут обеспечить ощутимый прирост мощности по сравнению с обычным клапаном с прямым штоком. То же самое касается клапанов с вихревой полировкой на верхней части головки клапана, головкой в форме тюльпана или коническим штоком непосредственно над головкой. Иногда эти «улучшения» повышают мощность, а иногда нет. Каждый двигатель реагирует по-разному, поэтому нет однозначного ответа на вопрос, какой тип клапана всегда обеспечивает наилучшую производительность.
У нас нет места, чтобы погружаться в теорию воздушного потока, за исключением того, что хорошо сделанная высокопроизводительная работа клапана с правильными клапанами и углами для применения может иметь большое значение в приемистости и мощности.