Het klepmechanisme van de motor, het apparaat en het werkingsprincipe
Inhoud
Het klepmechanisme is een directe timingactuator, die zorgt voor de tijdige toevoer van het lucht-brandstofmengsel naar de motorcilinders en de daaropvolgende afgifte van uitlaatgassen. De belangrijkste elementen van het systeem zijn kleppen, die onder andere moeten zorgen voor de dichtheid van de verbrandingskamer. Ze worden zwaar belast, dus hun werk is onderworpen aan speciale eisen.
De belangrijkste elementen van het klepmechanisme:
De motor heeft minimaal twee kleppen per cilinder nodig, een inlaat en een uitlaat, om goed te kunnen functioneren. De klep zelf bestaat uit een steel en een kop in de vorm van een plaat. De zitting is waar de klepkop de cilinderkop ontmoet. Inlaatkleppen hebben een grotere kopdiameter dan uitlaatkleppen. Dit zorgt voor een betere vulling van de verbrandingskamer met het lucht-brandstofmengsel.
De belangrijkste elementen van het mechanisme:
- inlaat- en uitlaatkleppen - ontworpen om het lucht-brandstofmengsel en uitlaatgassen uit de verbrandingskamer binnen te gaan;
- geleidebussen - zorg voor de exacte bewegingsrichting van de kleppen;
- veer - brengt de klep terug naar zijn oorspronkelijke positie;
- klepzitting - de plaats van contact van de plaat met de cilinderkop;
- crackers - dienen als ondersteuning voor de veer en fixeren de hele structuur);
- klepsteelafdichtingen of olieslingerringen - voorkomen dat er olie in de cilinder komt;
- pusher - brengt druk over van de nokkenasnok.
De nokken op de nokkenas drukken op de kleppen, die veerbelast zijn om terug te keren naar hun oorspronkelijke positie. De veer wordt met crackers en een veerplaat aan de stang bevestigd. Om resonerende trillingen te dempen, kunnen niet één, maar twee veren met veelzijdige wikkeling op de staaf worden geïnstalleerd.
De geleidehuls is een cilindrisch stuk. Het vermindert wrijving en zorgt voor een soepele en correcte werking van de hengel. Tijdens bedrijf zijn deze onderdelen ook onderhevig aan spanning en temperatuur. Daarom worden voor hun vervaardiging slijtvaste en hittebestendige legeringen gebruikt. Uitlaat- en inlaatklepbussen zijn iets anders vanwege het verschil in belasting.
Hoe het klepmechanisme werkt
Kleppen worden voortdurend blootgesteld aan hoge temperaturen en drukken. Dit vereist speciale aandacht voor het ontwerp en de materialen van deze onderdelen. Dit geldt met name voor de uitlaatgroep, omdat er hete gassen doorheen gaan. De uitlaatklepplaat bij benzinemotoren kan worden verwarmd tot 800˚C - 900˚C, en bij dieselmotoren 500˚C - 700C. De belasting op de inlaatklepplaat is meerdere malen minder, maar bereikt 300˚С, wat ook veel is.
Daarom worden bij de productie hittebestendige metaallegeringen met legeringsadditieven gebruikt. Bovendien hebben uitlaatkleppen typisch een met natrium gevulde holle steel. Dit is nodig voor een betere thermoregulatie en koeling van de plaat. Het natrium in de staaf smelt, stroomt en neemt een deel van de warmte van de plaat en brengt deze over naar de staaf. Op deze manier kan oververhitting van het onderdeel worden voorkomen.
Tijdens het gebruik kunnen zich koolstofafzettingen op het zadel vormen. Om dit te voorkomen, worden ontwerpen gebruikt om de klep te draaien. De zitting is een ring van een zeer sterke staallegering die direct in de cilinderkop wordt gedrukt voor een nauwer contact.
Bovendien is het voor de juiste werking van het mechanisme noodzakelijk om de gereguleerde thermische opening in acht te nemen. Hoge temperaturen zorgen ervoor dat onderdelen uitzetten, waardoor de klep defect kan raken. De opening tussen de nokkenasnokken en de pushers wordt aangepast door speciale metalen ringen van een bepaalde dikte of de pushers zelf (glazen) te selecteren. Als de motor hydraulische klepstoters gebruikt, wordt de opening automatisch aangepast.
Een zeer grote speling verhindert dat de klep volledig opent en daardoor zullen de cilinders minder efficiënt met vers mengsel vullen. Een kleine opening (of het ontbreken daarvan) zorgt ervoor dat de kleppen niet volledig kunnen sluiten, wat zal leiden tot klepuitbranding en een afname van de motorcompressie.
Classificatie op aantal kleppen
De klassieke versie van de viertaktmotor heeft slechts twee kleppen per cilinder nodig om te werken. Maar aan moderne motoren worden steeds meer eisen gesteld op het gebied van vermogen, brandstofverbruik en respect voor het milieu, dus dat is voor hen niet meer voldoende. Hoe meer kleppen, hoe efficiënter het is om de cilinder met een nieuwe lading te vullen. Op verschillende momenten werden de volgende schema's getest op motoren:
- drie kleppen (inlaat - 2, uitlaat - 1);
- vierkleppen (inlaat - 2, uitlaat - 2);
- vijf kleppen (inlaat - 3, uitlaat - 2).
Beter vullen en reinigen van cilinders wordt bereikt door meer kleppen per cilinder. Maar dit bemoeilijkt het ontwerp van de motor.
Tegenwoordig de meest populaire motoren met 4 kleppen per cilinder. De eerste van deze motoren verscheen in 1912 op de Peugeot Gran Prix. In die tijd werd deze oplossing niet veel gebruikt, maar sinds 1970 begonnen massaal geproduceerde auto's met zo'n aantal kleppen actief te worden geproduceerd.
Schijfontwerp
De nokkenas en timingaandrijving zijn verantwoordelijk voor de juiste en tijdige werking van het klepmechanisme. Het ontwerp en het aantal nokkenassen voor elk type motor worden individueel geselecteerd. Een onderdeel is een as waarop nokken van een bepaalde vorm zijn geplaatst. Als ze draaien, oefenen ze druk uit op de stoterstangen, hydraulische klepstoters of tuimelaars en openen ze de kleppen. Het type circuit is afhankelijk van de specifieke motor.
De nokkenas bevindt zich direct in de cilinderkop. De aandrijving ernaartoe komt van de krukas. Het kan een ketting, riem of versnelling zijn. De meest betrouwbare is een ketting, maar daarvoor zijn extra apparaten nodig. Bijvoorbeeld een kettingtrillingsdemper (demper) en een spanner. De rotatiesnelheid van de nokkenas is de helft van de rotatiesnelheid van de krukas. Dit zorgt voor hun gecoördineerde werk.
Het aantal nokkenassen is afhankelijk van het aantal kleppen. Er zijn twee hoofdschema's:
- SOHC - met één as;
- DOHC - twee assen.
Slechts twee kleppen zijn voldoende voor één nokkenas. Het draait en opent afwisselend de inlaat- en uitlaatkleppen. De meest voorkomende vierklepsmotoren hebben twee nokkenassen. De ene garandeert de werking van de inlaatkleppen en de andere garandeert de uitlaatkleppen. V-type motoren zijn uitgerust met vier nokkenassen. Twee aan elke kant.
De nokkenasnokken drukken niet rechtstreeks op de klepsteel. Er zijn verschillende soorten "tussenpersonen":
- rolhendels (tuimelaar);
- mechanische duwers (brillen);
- hydraulische duwers.
Rolhendels hebben de voorkeur. De zogenaamde tuimelaars zwaaien op steekassen en zetten de hydraulische duwer onder druk. Om wrijving te verminderen is op de hendel een rol aangebracht die direct contact maakt met de nok.
In een ander schema worden hydraulische duwers (spleetcompensatoren) gebruikt, die zich direct op de stang bevinden. Hydraulische compensatoren passen automatisch de thermische spleet aan en zorgen voor een soepelere en stillere werking van het mechanisme. Dit kleine onderdeel bestaat uit een cilinder met een zuiger en veer, oliekanalen en een terugslagklep. De hydraulische duwer wordt aangedreven door olie die wordt geleverd door het motorsmeersysteem.
Mechanische pushers (glazen) zijn aan één zijde gesloten bussen. Ze worden in het cilinderkophuis gemonteerd en brengen de kracht rechtstreeks over op de klepsteel. De belangrijkste nadelen zijn de noodzaak om de openingen en stoten periodiek aan te passen bij het werken met een koude motor.
Lawaai tijdens bedrijf
De storing van de hoofdklep is een klop op een koude of warme motor. Kloppen op een koude motor verdwijnt nadat de temperatuur stijgt. Wanneer ze opwarmen en uitzetten, sluit de thermische opening. Daarnaast kan de viscositeit van de olie, die niet in het juiste volume in de hydraulische klepstoters stroomt, de oorzaak zijn. Vervuiling van de oliekanalen van de compensator kan ook de oorzaak zijn van het karakteristieke tikken.
Kleppen kunnen kloppen op een hete motor door een lage oliedruk in het smeersysteem, een vuil oliefilter of een onjuiste thermische speling. Ook moet rekening worden gehouden met de natuurlijke slijtage van onderdelen. Storingen kunnen in het klepmechanisme zelf zitten (slijtage van de veer, geleidehuls, hydraulische klepstoters, enz.).
Aanpassing speling
Aanpassingen worden alleen gemaakt bij een koude motor. De huidige thermische opening wordt bepaald door speciale platte metalen sondes van verschillende diktes. Om de opening op de tuimelaars te veranderen is er een speciale stelschroef die draait. Bij systemen met een pusher of shims wordt de afstelling gedaan door delen van de gewenste dikte te selecteren.
Overweeg een stapsgewijs proces voor het afstellen van kleppen voor motoren met pushers (glazen) of ringen:
- Verwijder het motorklepdeksel.
- Draai de krukas zodat de zuiger van de eerste cilinder zich in het bovenste dode punt bevindt. Als het moeilijk is om dit door markeringen te doen, kunt u de bougie losdraaien en een schroevendraaier in de put steken. De maximale opwaartse beweging zal in het midden zijn.
- Meet met een set voelermaatjes de klepspeling onder de nokken die niet op de klepstoters drukken. De sonde moet een strak, maar niet te vrij spel hebben. Noteer het klepnummer en de spelingwaarde.
- Draai de krukas één omwenteling (360°) om de zuiger van de 4e cilinder op het BDP te brengen. Meet de speling onder de rest van de kleppen. Schrijf de gegevens op.
- Controleer welke kleppen buiten de tolerantie vallen. Als die er zijn, selecteer dan de pushers van de gewenste dikte, verwijder de nokkenassen en installeer een nieuwe bril. Hiermee is de procedure voltooid.
Het wordt aanbevolen om de gaten elke 50-80 duizend kilometer te controleren. Standaard vrijgavewaarden zijn te vinden in de reparatiehandleiding van het voertuig.
Houd er rekening mee dat de inlaat- en uitlaatklepspeling soms kan verschillen.
Een goed afgesteld en afgesteld gasdistributiemechanisme zorgt voor een soepele en gelijkmatige werking van de verbrandingsmotor. Dit zal ook een positief effect hebben op het motorvermogen en het chauffeurscomfort.
