Co se stane, když je časování ventilů špatné?

Tepelné vůle. Této zdánlivé maličkosti věnuje málokdo pozornost. v motoru však nejsou žádné maličkosti. V tomto článku budu hovořit o vlivu tepelných vůlí na provoz a životnost motoru.

Na samém konci je video verze materiálu, ale pro ty, kteří rádi čtou, pokračujme v rozhovoru)

Důvody, proč jsou tepelné mezery mimo toleranci, jsou již dlouho známy.

U sacích ventilů se jedná o opotřebení kovu vačky a zdvihátka. K opotřebení dochází velmi pomalu.

Zajímavější je situace s výfukovými ventily. Vzhledem k tomu, že pracovní plocha ventilu a jeho sedlo jsou neustále omývány horkými výfukovými plyny, tyto roviny vyhoří a celý ventil stoupá vzhůru ve směru vačkového hřídele, čímž se zmenšuje tepelná mezera. Proces je lavinový a auta často přijíždějí se zcela chybějící vůlí na výfukových ventilech. V této situaci již nejčastěji seřízení nepomáhá a je nutné obnovit pracovní roviny ventilu a sedla, případně je i vyměnit.

Kromě mechanické destrukce, což je extrémní případ, ovlivňují změny teplotních vůlí plnění válců a fáze otevírání ventilů.

Podívejme se na tento bod podrobněji.

Obrázek níže ukazuje fáze s normální mezerou. Právě z tohoto obrázku budeme stavět dále.

Jak vidíte, v nějaké mezeře X, kterou bereme jako normální, se ventil začne otevírat při úhlu natočení vačkového hřídele 113 stupňů. Fáze otevření tohoto ventilu bude tedy 134 stupňů. Výpočet je velmi jednoduchý – odečteme fázi zavřeného stavu ventilu (360 * 113 = 2 stupňů) od plné otáčky vačkového hřídele (226 stupňů) a získáme otevřenou fázi 134 stupňů.

Nyní zvažte možnost se zvýšenou mezerou. Tato situace je typická pro sací ventily. Během servisního intervalu se mezera zpravidla zvětší o polovinu jmenovité hodnoty.

Jak vidíme, fáze se posunula směrem ke zpoždění a nyní se ventil začíná otevírat ne při 113 stupních, ale při 119. Fáze otevírání ventilů tedy již nebude továrních 134 stupňů, ale pouze 122, to znamená, že se sníží o 10 procent.

To znamená, že zvýšená tepelná vůle sacího ventilu snížila jeho otevírací fázi o 10% a v důsledku toho se zhoršilo plnění válce čerstvou náplní směsi vzduch-palivo. Logickými důsledky takové poruchy bude snížený tah motoru a v důsledku toho zvýšená spotřeba paliva.

Nyní se podíváme na „přiskřípnutý“ ventil. Tato porucha je typická pro skupinu výfukových ventilů.

Jak jsem již řekl, ventil se vlivem opotřebení pracovního zkosení a opotřebení sedla přibližuje k vačce vačkového hřídele, čímž se zmenšuje tepelná mezera.

Ventil se začne otevírat již při 107 stupních a otevřená fáze bude až 146 stupňů. Připomínám, že s normální mezerou by měla být otevřená fáze 134 stupňů.

Dřívějším otevřením dostává ventil obrovskou tepelnou zátěž od výfukových plynů. Vzhledem k tomu, že ventil je kratší dobu přitlačován k sedlu, zhoršuje se výměna tepla mezi ventilem a hlavou válců. To znamená, že se začne ještě více přehřívat. Proces pokračuje rostoucí rychlostí a nakonec vede k vyhoření ventilu

Přibližně takto se věci mají s touto zdánlivou maličkostí. Rád bych poznamenal, že mluvíme o změně mezery v rozmezí 0,1 mm. Jedna „desítka“ vede k následujícím důsledkům.

No, tedy – slíbená video verze materiálu

Bylo zjištěno, že pro lepší výměnu plynů se sací ventil musí začít otevírat přibližně o 10-30° předtím, než píst dosáhne TDC, a výfukový ventil musí být uzavřen o 10-50° poté, co píst projde TDC. Existuje tedy období, kdy jsou oba ventily otevřené.

Období, kdy jsou oba ventily otevřeny současně, se nazývá překrytí ventilů a doby, vyjádřené ve stupních úhlu klikového hřídele, během kterých jsou ventily otevřené, se nazývají časování ventilů. Grafické znázornění časování ventilů – schéma je na Obr. 6.

Rýže. 6. Schéma časování ventilů

Když se ventily zavřou, do válce se dostane jak čerstvá náplň, tak se uvolní výfukové plyny. Tento proces výměny plynů se nazývá čištění láhve. Při proplachování se čerstvá náplň smísí s výfukovými plyny a část odchází výfukovým ventilem a část se vrací do sacího systému přes sací ventil (zpětný výfuk). To se děje u karburátorových motorů při volnoběhu, kdy je škrticí klapka pevně uzavřena, a proto klesá tlak v sacím systému. Totéž se může stát při nízkých otáčkách klikového hřídele, kdy setrvačnost čerstvé náplně není velká a píst při prodlevě při uzavírání sacího ventilu tlačí část čerstvé náplně zpět do válce. Výsledkem je, že množství čerstvé náplně zbývající ve válci po ukončení sání je menší než celkové množství čerstvé náplně, které vstoupilo do válce během výměny plynu.

V tabulce Obrázek 1 ukazuje časování ventilů některých automobilových motorů. Jak vyplývá z této tabulky, všechny čtyřtaktní motory mají sací ventily, které se otevírají a zavírají s výrazným předstihem a zpožděním.

Tabulka 1. Časování ventilů některých automobilových motorů, otáčení klikového hřídele a zavírání ventilů

Stupně předstihu, zpomalení a překrytí ventilů zlepšují čištění a plnění válce.

Předstih otevření sacího ventilu poskytuje dostatečnou průtokovou plochu, když do válce začíná vstupovat čerstvá náplň, což umožňuje zvýšit efektivní průchodnost ventilu během celého sání, a tím i plnění válce.

Zpoždění uzavření sacího ventilu kromě zvýšení průchodnosti umožňuje využít setrvačnosti čerstvé náplně k jejímu dodatečnému dodání do válce – dobíjení válce.

Posunutí otevření výfukového ventilu zajišťuje účinnější čištění válce vlivem přetlaku výfukových plynů na konci expanzního procesu a tím snižuje ztráty výkonu motoru v důsledku nuceného vytlačování výfukových plynů během výfukového zdvihu. Zpoždění uzavření ventilu umožňuje dodatečné odstranění některých zbytkových plynů z válce využitím jejich setrvačnosti pohybu přes výfukový ventil a vlivem rozdílu tlaků mezi válcem a okolím.

Pokud se ventily otevírají s velkým předstihem a zavírají s velkým zpožděním, časování ventilů se nazývá široké. Pokud je předstih otevírání a zpoždění zavírání ventilů nevýznamné, časování ventilů se nazývá úzké.

Ve většině případů mají vysokootáčkové motory širší časování ventilů než nízkootáčkové motory.

Pro efektivní výměnu plynů je důležité zajistit velké průtokové úseky ve ventilových štěrbinách, které se mění během procesu otevírání a zavírání ventilu, proto je průchodnost ventilů charakterizována parametrem zvaným „časová sekce“:

kde f — proměnná průtoková plocha ve ventilové mezeře;

τ je doba, po kterou je ventil otevřen;

n — rychlost otáčení klikového hřídele;

φ₁ a φ₂— úhly natočení klikového hřídele při otevírání dopředu a zavírání ventilu se zpožděním.

„Časový úsek“ odpovídá oblasti ohraničené křivkou f = f (φ) a na ose x. Porovnání parametrů „časového úseku“ pro různé fáze časování ventilů je na obr. 7.

Rýže. 7. Změna parametru „časová sekce“ ventilu
v různých fázích distribuce:
1 — uzavření a otevření ventilu bez předstihu nebo zpoždění;
2 — otevírání a zavírání ventilu s předstihem a zpožděním

Líbil se vám článek? Přidejte si ji do záložek (CTRL+D) a nezapomeňte ji sdílet se svými přáteli: