エンジンのバルブ機構、その装置および動作原理-AvtoTachki

ページ内容

バルブ機構の主な要素
バルブ機構の仕組み
バルブ数による分類
ドライブ設計
職場での騒音
ギャップ調整

バルブ機構はダイレクトタイミングアクチュエーターであり、エンジンシリンダーへの混合気のタイムリーな供給とその後の排気ガスの放出を保証します。システムの重要な要素はバルブであり、とりわけ燃焼室の気密性を確保する必要があります。重い負荷がかかるため、その作業には特別な要件が適用されます。

バルブ機構の主な要素

エンジンが適切に機能するには、シリンダーごとに吸気と排気の少なくとも XNUMX つのバルブが必要です。バルブ自体は、ステムとプレート状のヘッドで構成されています。シートはバルブヘッドがシリンダーヘッドと接する場所です。吸気バルブは排気バルブよりもヘッドの直径が大きくなります。これにより、燃焼室への混合気の充填が確実に向上します。

メカニズムの主な要素:

吸気バルブと排気バルブ - 混合気と燃焼室からの排気ガスに入るように設計されています。
ガイドブッシュ - バルブの動きの正確な方向を保証します。
スプリング - バルブを元の位置に戻します。
バルブシート - プレートとシリンダーヘッドの接触場所。
クラッカー - バネのサポートとして機能し、構造全体を固定します）。
バルブステムシールまたはオイルスリンガーリング - オイルがシリンダーに入るのを防ぎます。
プッシャー - カムシャフトカムからの圧力を伝達します。

カムシャフトのカムがバルブを押すと、バルブはバネ仕掛けで元の位置に戻ります。スプリングはクラッカーとスプリングプレートでロッドに取り付けられています。共振振動を減衰させるために、XNUMX つではなく、多用途の巻線を備えた XNUMX つのスプリングをロッドに取り付けることができます。

ガイドスリーブは円筒状の部品です。摩擦を軽減し、ロッドのスムーズで正確な操作を保証します。動作中、これらの部品は応力や温度にもさらされます。したがって、その製造には耐摩耗性および耐熱性の合金が使用されます。負荷の違いにより、排気バルブブッシュと吸気バルブブッシュは若干異なります。

バルブ機構の仕組み

バルブは常に高温と高圧にさらされています。これには、これらの部品の設計と材料に特別な注意が必要です。高温のガスが排気グループを通って排出されるため、これは特に排気グループに当てはまります。ガソリンエンジンの排気バルブプレートは 800 °C ～ 900 °C、ディーゼルエンジンの場合は 500 °C ～ 700 °C まで加熱できます。入口バルブプレートにかかる負荷は数分の300ですが、XNUMX˚Сに達し、これもかなり大きなものです。

したがって、製造には合金添加剤を含む耐熱金属合金が使用されます。さらに、排気バルブには通常、ナトリウムが充填された中空のステムが付いています。これはプレートの温度調節と冷却を改善するために必要です。ロッド内のナトリウムが溶けて流れ、プレートから熱の一部を奪い、それをロッドに伝えます。このようにして、部品の過熱を回避できます。

動作中にサドルにカーボンの堆積が形成される場合があります。これを防ぐために、バルブを回転させる設計が採用されています。シートは高張力鋼合金リングで、シリンダーヘッドに直接圧入され、より緊密に接触します。

さらに、機構を正しく動作させるためには、規定された熱ギャップを遵守する必要があります。高温により部品が膨張し、バルブが故障する可能性があります。カムシャフトのカムとプッシャーとの隙間は、ある程度の厚みのある特殊な金属ワッシャーやプッシャー自体（ガラス）を選択することで調整します。エンジンが油圧リフターを使用している場合、ギャップは自動的に調整されます。

隙間が非常に大きいとバルブが完全に開くことができないため、シリンダーに新鮮な混合物を充填する効率が低下します。隙間が小さい（または隙間がない）とバルブが完全に閉じることができず、バルブの焼損やエンジン圧縮の低下につながります。

バルブ数による分類

XNUMX ストロークエンジンの古典的なバージョンでは、作動するためにシリンダーごとに XNUMX つのバルブのみが必要です。しかし、現代のエンジンは出力、燃料消費量、環境への配慮の点でますます多くの要求に直面しているため、これではもはや十分ではありません。バルブの数が多いほど、シリンダーに新しい充填物を充填する効率が高くなります。さまざまな時点で、次のスキームがエンジンでテストされました。

2 バルブ (入口 - 1、出口 - XNUMX);
2 バルブ (入口 - 2、排気 - XNUMX);
3 バルブ (入口 - 2、排気 - XNUMX)。

シリンダーあたりのバルブの数が増えることで、シリンダーの充填と洗浄が向上します。しかし、これによりエンジンの設計が複雑になります。

現在、シリンダーあたり 4 つのバルブを備えた最も人気のあるエンジンです。これらのエンジンの最初は 1912 年にプジョーグランプリに登場しました。当時、このソリューションは広く使用されていませんでしたが、1970 年以降、このような数のバルブを備えた量産車が積極的に生産され始めました。

ドライブ設計

カムシャフトとタイミングドライブは、バルブ機構の正確かつタイムリーな動作を担当します。カムシャフトの設計と本数はエンジンの種類ごとに個別に選択されます。パーツとは、特定の形状のカムが配置されているシャフトです。回転すると、プッシュロッド、油圧リフター、またはロッカーアームに圧力がかかり、バルブが開きます。回路のタイプは特定のエンジンによって異なります。

カムシャフトはシリンダーヘッドに直接配置されています。その駆動力はクランクシャフトから来ます。チェーン、ベルト、ギアなどです。最も信頼できるのはチェーンですが、補助装置が必要です。例えば、チェーンバイブレーションダンパー（ダンパー）やテンショナーなど。カムシャフトの回転速度はクランクシャフトの回転速度の半分です。これにより、連携した作業が保証されます。

カムシャフトの数はバルブの数によって異なります。主なスキームは XNUMX つあります。

SOHC - XNUMX つのシャフト付き。
DOHC - XNUMX つのシャフト。

XNUMX本のカムシャフトに対してXNUMXつのバルブだけで十分です。回転して吸気バルブと排気バルブを交互に開きます。最も一般的な XNUMX バルブエンジンには XNUMX つのカムシャフトがあります。 XNUMX つは吸気バルブの動作を保証し、もう XNUMX つは排気バルブの動作を保証します。 V型エンジンにはXNUMX本のカムシャフトが装備されています。両側に XNUMX つずつあります。

カムシャフトのカムがバルブステムを直接押すことはありません。「仲介者」にはいくつかの種類があります。

ローラーレバー（ロッカーアーム）。
機械式プッシャー (メガネ);
油圧プッシャー。

ローラーレバーの配置が推奨されます。いわゆるロッカーアームはプラグインアクスル上でスイングし、油圧プッシャーに圧力をかけます。摩擦を軽減するため、カムと直接接触するレバーにはローラーを設けています。

別のスキームでは、ロッド上に直接配置された油圧プッシャー (ギャップ補償器) が使用されます。油圧補償器は熱ギャップを自動的に調整し、機構のよりスムーズで静かな動作を実現します。この小さな部品は、ピストンとスプリングを備えたシリンダー、オイル通路、逆止弁で構成されています。油圧プッシャーは、エンジン潤滑システムから供給されるオイルによって駆動されます。

メカニカルプッシャー（ガラス）は片側が閉じたブッシングです。これらはシリンダーヘッドハウジングに取り付けられ、力をバルブステムに直接伝達します。その主な欠点は、冷えたエンジンで作業するときにギャップやノッキングを定期的に調整する必要があることです。

職場での騒音

メインバルブの故障は、冷えたエンジンまたは熱いエンジンのノックです。冷えたエンジンのノッキングは、温度が上昇すると消えます。それらが加熱されて膨張すると、熱ギャップが閉じます。また、オイルの粘度が高く、油圧リフターに適切な量が流入しないことも原因である可能性があります。コンペンセータのオイルチャンネルの汚れも特徴的なタッピングの原因となる可能性があります。

潤滑システム内の油圧の低下、オイルフィルターの汚れ、サーマルクリアランスの不正確などが原因で、エンジンが高温になるとバルブがノッキングする可能性があります。部品の自然磨耗も考慮する必要があります。バルブ機構自体に欠陥がある可能性があります（スプリング、ガイドスリーブ、油圧タペットなどの摩耗）。

ギャップ調整

調整はエンジンが冷えている状態でのみ行われます。現在の熱ギャップは、さまざまな厚さの特別な平らな金属プローブによって決定されます。ロッカーアームのギャップを変更するには、回転する特別な調整ネジがあります。プッシャーやシムを使用するシステムでは、必要な厚みのパーツを選択して調整します。

プッシャー (ガラス) またはワッシャーを使用してエンジンのバルブを調整する段階的なプロセスを考えてみましょう。

エンジンバルブカバーを取り外します。
XNUMX番シリンダーのピストンが上死点に来るようにクランクシャフトを回します。マークでこれを行うのが難しい場合は、点火プラグを緩めてドライバーをウェルに挿入します。上方への最大の動きは死点になります。
隙間ゲージのセットを使用して、タペットを圧迫していないカムの下のバルブクリアランスを測定します。プローブにはきつい遊びがある必要がありますが、遊びすぎないようにする必要があります。バルブ番号とクリアランス値を記録します。
クランクシャフトを 360 回転 (4°) 回転させ、XNUMX 番シリンダーのピストンを TDC にします。残りのバルブの下のクリアランスを測定します。データを書き留めます。
どのバルブが許容範囲外であるかを確認します。ある場合は、希望の厚さのプッシャーを選択し、カムシャフトを取り外し、新しいガラスを取り付けます。以上で手続きは完了です。

50万〜80万キロごとにギャップを確認することをお勧めします。標準クリアランス値は車両の修理マニュアルに記載されています。