Изпускателен клапан

Изпускателна клапа – елемент за синхронизация, отварянето на които е отстраняване (освобождаване) на отработилите газове от горивната камера на двигателя.

Отделянето на газове се случва, когато буталото в цилиндъра на двигателя е насочено от долния мъртъв център (BDC) към горния мъртъв център (TDC). По време на работа на двигателя изгорелите клапани са подложени на високи термични натоварвания, както винаги в контакт с нажежени отработените газове. Главата на клапана може да се нагрее в рамките на 600-800 градуса по време на работа на двигателя с вътрешно горене.

След края на всмукателния и компресионния ход основното изискване по време на запалване на горивото в горивната камера е максималното затягане. Входните и изходните вентили са затворени. Когато буталото поеме енергията на разширяващите се газове след запалването на сместа гориво-въздух, е необходимо да се отстранят тези отработени газове от горивната камера. На този етап уплътняването на камерата вече не е необходимо. За отстраняването на отработените газове при проектирането на газоразпределителния механизъм има изпускателен дисков вентил, разположен в цилиндричната глава (цилиндрова глава).

При хода на всмукване се създава вакуум, а ходът на изгорелите газове в горивната камера на двигателя генерира повишено налягане.След изгарянето на смес от гориво и въздух, изгорелите газове напускат горивната камера през изпускателния клапан, който се отваря в точното време. Силата на налягането позволява на газовете лесно да излязат от работната камера. Това обяснява по-малкия размер на плочата на изпускателната клапа в сравнение с плочата на всмукателния вентил. По време на всмукателния ход вакуумът е по-малък от налягането в изхода. Отработените газове практически се изтласкват през отворения изпускателен клапан.

Ефективното запечатване на горивната камера е възможно благодарение на използването на трошливи вентили при проектирането на времето на съвременната ICE. Клапанната конструкция е проста, елементът има плоча и пръчка. Шифъра гладко преминава в пръта, което прави клапата достатъчно здрав. Конусната форма на прехода значително намалява съпротивлението на отработените газове при напускане на камерата и освен това подобрява запечатването.

Отварянето на изпускателния клапан се дължи на получената сила от гърбичния вал на разпределителния вал. Дръжката (вентилът) се намира в направляващата втулка на вентила, която се натиска в главата на цилиндъра. Частта на гърбицата на вала притиска директно върху стеблото на клапана или върху кобилицата, от която се прехвърля силата върху пръта. Седалката на клапана също се намира в главата на цилиндъра.Клапанната седалка е вдлъбнатина, която в своята форма съответства на горната част на плочата на клапана. Вентилната плоча и седалката на клапана се притискат заедно с филигранна точност. Това решение позволява максимално уплътнение по време на затваряне на входните и изходните вентили. Основната задача е да се изключи проникването на газове от горивната камера.

На върха на стеблото на клапана има специален жлеб. Посоченото подрязване е мястото на монтиране на "бисквитата". Този "крекер" е коничен пръстен, който е нарязан на две равни части. Решението е необходимо за фиксиране на пружинната плоча на клапана. Ако вентилът се отваря чрез "натискане" от гърбичния вал на разпределителния вал, затварянето на клапана се осъществява чрез силата на клапанната пружина. Тази пружина затваря вентила, като плътно притиска плочата към седалката. Освен това има механизъм, който завърта клапана. Това е необходимо за равномерно износване на клапана и почистване на вентила на депото.

Изпускателният вентил работи при изключително трудни условия. Отработените газове причиняват тежка корозия на изпускателните клапани. Ако горивото не се изгори напълно в камерата, това може да доведе до изгаряне на клапана.Регулирането на клапанния механизъм е важна процедура при работата на ICE. Ранното затваряне на изпускателния клапан може да доведе до бързо изгаряне.

По време на работата на който и да е двигател, вентилната плоча и седалката са покрити с въглерод. Почти е невъзможно да се избегне коксът върху вентилите. Наличието на въглеродни отлагания води до постоянно прегряване на изпускателния клапан. Рано или късно опорната повърхност на клапана започва да се изгаря, което води до загуба на плътност в горивната камера. Резултатът е прогресивна загуба на мощност на двигателя, трудно стартиране и т.н.

Микрокракетите, които се появяват при прегряване на плочата на клапана, постепенно се увеличават, тъй като горещите газове под налягане започват да се разпадат навън от горивната камера. Главата на клапана при тези условия се деформира и след това се унищожава. Внезапното спиране на клапана означава пълна загуба на функционалността на двигателя от бутилката. След смяната е абсолютно необходимо да спрете вентила на седалката, за да постигнете най-доброто удобство. Пренебрегването на процедурата или слабата работа на шлайфането на клапаните ще доведе до бърза повреда на новия вентил.

Очевидно е, че прегряването е сериозен проблем с изпускателните клапани.За производството на изпускателния вентил се използва специална хромо-никелова-молибденова стомана. Основата е никел, който увеличава стабилността на изпускателния клапан до механична повреда. Стоманата за производство на клапани се характеризира с висока топлоустойчивост.

Следващата стъпка за намаляване на топлинния товар на изпускателния вентил става неговата конструкция, която се различава от входните вентили.

Тръбата на изпускателния клапан е куха, кухината е пълна с метален натрий. Натрият се топи и тече в стеблото на клапана, което подобрява топлообмена и равномерно разпределя топлината.

Изпускателният вентил може също така да има допълнителна защита, която може значително да удължи живота на елемента. Единственият недостатък е окончателното увеличение на производствените разходи на частта.

Сред най-често срещаните методи за защита са:

  • лазерно сплавяване;
  • метод на наслагване с плазмен прах;
  • нанасяне на повърхности с високочестотни токове;

Плазмените прахови повърхности се считат за едно от най-икономическите и практически оправдани решения.За такива повърхности се използват различни метални прахове на базата на кобалт или никел. Технологиите за нанасяне на покритие са различни, но основната задача на всеки от тези методи е сливането на тънък слой защита върху повърхността на клапана, за да се подобри устойчивостта на износване, устойчивостта на корозия и механичното разрушаване.