Клапаны и сёдла — часть системы «Головка блока цилиндров». Головка похожа на крышку с управляемыми дверцами — клапанами. Когда канал закрыт, давление остаётся в цилиндре.
Открытие
Привод нажимает на клапан и открывает проход.
Закрытие
Пружина возвращает тарелку клапана на седло.
Уплотнение
Прокладка между головкой и блоком удерживает давление и разделяет жидкости.
Клапаны и сёдла в модели «Головка блока цилиндров»
На цилиндр два впускных клапана Ø33 мм и два выпускных Ø28 мм. Тарелка клапана садится фаской 45° на запрессованное седло и запирает камеру. Выпускные работают в потоке газов около 700 °C и сделаны из жаропрочной стали.
Признаки неисправности
Низкая компрессия в одном цилиндре, троение: прогорел или не садится клапан. После обрыва цепи — погнутые клапаны.
Неисправности, связанные с деталью
Прогорел выпускной клапан. Признаки: двигатель троит постоянно, хуже на холостых, в трубе слышны хлопки. Компрессия в одном цилиндре 3–5 бар при норме 11–14. Что происходит внутри: край тарелки выпускного клапана цилиндра 4 перегрелся и прогорел: бедная смесь, нет теплового зазора или нагар на седле. Клапан больше не садится плотно, и на сжатии смесь уходит в выпускной канал (оранжевые частицы). Что проверить: компрессию по цилиндрам, тест утечки сжатым воздухом: шипение в выхлопной трубе — выпускной клапан, во впуске — впускной. Ремонт: снять головку, заменить клапан, восстановить седло, проверить направляющую и тепловые зазоры.
Изношены маслосъёмные колпачки. Признаки: после ночной стоянки и при сбросе газа из трубы сизый дым, расход масла 0,5–1 л на 1000 км, свечи в масляном нагаре. Компрессия при этом в норме. Что происходит внутри: резиновые колпачки на направляющих задубели. Масло, которое смазывает стаканы и пружины, стекает по стержню клапана в канал и камеру сгорания (жёлтые капли) и сгорает. Сильнее всего тянет по впускным клапанам — там разрежение. Что проверить: дым после стоянки и при торможении двигателем, компрессию (если в норме — дело не в кольцах), люфт клапанов в направляющих. Колпачки меняют без снятия головки: клапан удерживают сжатым воздухом через свечное отверстие.
Как головка блока управляет газообменом
Камера сгорания. Головку отливают из алюминиевого сплава. Снизу у каждого цилиндра камера в виде шатра: на одном скате два впускных клапана, на другом два выпускных, в вершине свеча. Головка прижата к блоку десятью болтами через прокладку.
Четыре клапана вместо двух. Два небольших клапана открывают больше площади, чем один большой, и они легче — их проще разогнать на высоких оборотах. Впускные больше выпускных (33 и 28 мм): наполнить цилиндр труднее, чем выпустить газы под давлением.
Кулачок, стакан, пружина. Кулачок давит на стакан-толкатель и опускает клапан, закрывает его пружина. На полном подъёме пружина сжата сильнее всего. Тарелка с сухарями держит пружину на стержне, направляющая центрирует стержень, колпачок не пускает масло вниз.
Фазы и перекрытие. Распредвалы вращаются вдвое медленнее коленвала. Выпуск открывается за 55° до НМТ, впуск закрывается через 55° после НМТ, а около ВМТ оба клапана немного открыты — это перекрытие, оно продувает камеру.
Охлаждение. Вокруг камер, выпускных каналов и свечных колодцев идёт рубашка охлаждения. Жидкость приходит из блока через отверстия в прокладке. Самое горячее место — перемычка между выпускными клапанами и свечой.
Упрощения модели
Головка показана без блока; поршни и цилиндры под ней — призрачные, чтобы было видно такты. Разрез проходит только через цилиндр 4.
Вращение замедлено: на 16 об/мин один цикл длится 7,5 с, на холостом ходу двигателя — около 0,2 с.
Цепь показана только у звёздочек распредвалов; натяжитель, успокоители и звёздочка коленвала — в лабораториях двигателей.
Рубашка охлаждения построена по простому правилу: жидкость там, где металл толще 5,5 мм с каждой стороны. В настоящих головках её форма сложнее. Фазорегулятор, гидрокомпенсаторы и масляные каналы не показаны.
Размеры учебные: клапаны и каналы взяты из общей геометрии двигателей лаборатории, перемычка между впускными клапанами тоньше, чем обычно.
Связанные узлы и детали
Модель показывает принцип работы. Геометрия и режимы упрощены для обучения.