Интерферентный угол седла клапана (7 видео)

Для начала расскажу в чем преимущество ГБЦ (головки блока цилиндров) с 4 клапанами на 1 цилиндр в сравнении с 2 клапанами. Расположение двух впускных и двух выпускных клапанов в камере сгорания позволяет увеличить площадь клапана (клапанов), но вопреки тому, что многие считают, это не реальная причина в превосходстве. Для примера, давайте сравним 1.7 литра Lotus/Ford Twin Cam раллийный двигатель (2 распредвала, 4 цилиндра, 8 клапанов). Впускной клапан имеет размер 43 мм (площадь -14.45 см2)

И знаменитый двигатель, разработанный гоночным инженером Кейтом Даквортом (один из основателей компании Cosworth, название Cosworth родилось из объединения фамилий (COStin and duckWORTH). Cosworth являлся подразделением Ford Motor Company, но на данный момент приобретён Джеральдом Форсайтом и Кевином Колховеном).

Раллийный двигатель Cosworth BDA 1.7 литра (2 распредвала, 4 цилиндра, 16 клапанов) Размер впускных клапанов 31 мм, площадь клапанов на впуске составляет 15 см2 – что является очень близко к площади впускного клапана мотора Lotus/Ford Twin Cam (14.5 см2).

Оба двигателя были разработаны для гонок и выдавали максимальную мощность на 8000 оборотах; 190 сил Cosworth и 170 сил Lotus/Ford . В ралли автомобили с двигателем Cosworth были всегда намного быстрее (на любом покрытии) из-за того, что этот мотор имел на 1000 оборотов более широкий диапазон мощности и значительно лучше не только на верхах, но и на низких оборотах. А причина в том, что имея практически идентичную площадь клапанов двигатель Cosworth имеет на 44% больше клапанную щель при любом подъеме клапанов. По этой причине моторы с 4 клапанами на цилиндр используют распредвалы с менее широкой полной фазой (duratoin), а это в свою очередь улучшает средний диапазон без ущерба для максимальной мощности.

Чтобы это лучше понять почему на 44% больше, предлагаю рассмотреть иллюстрацию которая использовалась в посте о распредвалах (Распредвал часть 2)

В первой части мы остановились на геометрии седла клапана.

Геометрия седла клапана

Видео:Притирка клапанов, прирезка сёдел - ЧТО, ЗАЧЕМ и ПОЧЕМУ? (10 минут ликбеза 😈)Скачать

Основной закон – седло впускного клапана, это номер 1, от чего зависит эффективность ГБЦ пока клапан не будет иметь подъем 0.18 (18%) от его диаметра, а на стороне выпуска еще больше, до 0.35 от диаметра выпускного клапана.

Однофасочное седло с углом 45* градусов имеет эффективность 56% при подъеме клапана 6.35 мм. Если выполнить правильную трех-фасочную, четырех или даже пяти-фасочную геометрию седла то эффективность реально повысить до 84% (средние значения от 76% до 84%). Стандарт трех-фасочная геометрия (наиболее популярная) 45* — запорная фаска, 30* — верхняя, соединяет основную фаску с днищем камеры сгорания. Нижняя фаска имеет угол 60* соединят 45* с горлом канала.

На этой схеме указаны размеры, как для впускного, так и выпускного каналов хорошо работающие и дающие великолепный результат. Также указаны оптимальные размеры клапанов (впуск и выпуск). Как вы заметили, на выпуске, запорная фаска седла шире, это необходимо чтобы обеспечить хороший теплоотвод от тарелки клапана. Выпускной клапан при этом имеет более узкую 45* фаску, что необходимо для борьбы с образованием нагара. Переход от запорной фаски седла к каналу осуществляется широкой 60- градусной нижней фаской, многие специалисты используют дополнительно для 4-х – 5-ти фасочной геометрии седла канала еще фаски с углом 75* (80 градусов) которые более плавно соединяют запорную фаску с каналом.

Очень большой положительный эффект на продувку дает дополнительная 30* фаска на клапанах

Очень важно не только угол (об это ниже) но позиция, расположение клапана в седле и ширина запорной фаски

Для впуска многие специалисты любят совмещать седло, как можно выше (в направлении камеры сгорания) с клапаном. На выпуске такое расположение неприемлемо, это сильно ухудшит надежность и может привести к прогару клапана – по центру то что надо.

Читайте также: Митральный клапан карбоникс 30

Ширина запорной фаски, на впускном канале оптимальным является 1.0 мм – 1.55 мм. Более узкая фаска, в основном улучшает продувку канала, но при этом ухудшает прочность, надежность. Выпускные каналы работают при экстремально высоких температурах, поэтому им необходима более широкая запорная фаска, для того чтобы увеличить пятно контакта и лучше отводить тепло через седло канала (оптимальные размеры указаны на схеме).

Для примера привожу результаты которые были получены на сток 1.6 литра двигателе с размером впускного клапана 35.5 мм при проведении выше указанных процедур

Видео:Прирезка Седла Клапана Самый Лучший СпособСкачать

Результат – плюс 14 CFM, это даст прибавку в мощности более 10 сил.

Альтернативные углы геометрии седла канала

45* градусов запорная фаска седла впускного клапана наиболее используемая, но часто используют и другие углы. Для примера, если у вас задушен мотор, вам надо больше воздуха (flow) не важно, что результат даст только пиковую мощность на 9000 оборотах – используется угол 50-55*, такой угол дает наилучшую продувку при высоком подъеме клапана т.к. позволяет сделать более плавное соединение с максимально возможно увеличенным горлом канала. Такие углы применяют инженеры при постройки гоночным моторов 358- ci V8 для NASCAR.

Плюсы – максимальные показатели продувки при высоко поднятом клапане, минусы – пиковая мощность и самое главное, чем больше угол (больше 45*) запорной фаски, тем меньше прочность, намного хуже надежность. Для турбо моторов такой вариант ПРОСТО НЕ ПРИЕМЛЕМ из-за высоких температур. Если Вы строите мотор рассчитанный на высокие обороты, то лучшие результаты (из-за реверса потока воздуха) дает верхняя (top cut) фаска не 30*, а 38* градусов

Если ваш мотор очень голодный до воздуха или вы желаете существенно улучшить характеристики ГБЦ не на высоких оборотах, то есть хороший вариант – использовать 30⁰ запорную фаску на седле впускного клапана. Предлагаю этот вариант рассмотреть более подробно

Как видно из рисунка, при одинаковом подъеме, клапанная щель при использовании запорной фаски с углом 30* больше, а значит и количество воздуха будет поступать больше (а это то, что надо для повышения момента). Такое улучшение на впуске мы имеем в плоть до подъема клапана 7.5 мм, максимальная прибавка составляет более 20% при подъеме клапана 1.25-2.5 мм. Такая геометрия дает эффект, при малых подъемах клапана, более большого канала (и конечно и размера клапана) но только при этом низы и середина не ухудшается, а только улучшается.

Это похожий эффект, как при использовании распредвала с большим подъемом, как вы помните я описывал, что сам по себе подъем кулачка не увеличивает максимальное значения проходящего потока воздуха при подъеме выше 0.25 от диаметра клапана, но сильно увеличивает наполнение при малом подъеме. Происходит это за счет увеличения скорость подъема клапана и не более.

Встречается много серийных машин с такой геометрией седла клапана, да, наверное, все дизельные двигателя работают на такой геометрии, но встречаются и бензиновые моторы. На первый взгляд это все кажется просто, но на самом деле есть и сложности (решаемые).

С одной стороны, чем меньше угол, тем лучше клин, который улучшает герметичность пары седло-клапан, но при этом, чем более плоское седло, тем больше проявляется тенденция, что клапан на высоких оборотах начнет отпружинивать при закрытии. Однозначно, чем более плоский угол запорной фаски седла канала, тем лучше продувка, наполнение (flow) при небольших подъемах клапана, но без серьезного изучения этого вопроса ситуация может только ухудшится при использовании распредвалов с подъемом кулачка выше 12 мм. Если ваша цель высокие обороты (8000+++) и распредвал с высоким подъемом кулачка 12.5++мм – 50*-55* градусов угол запорной фаски решит проблему отпружинивания клапана и как следствие больше мощность.

Видео:как прирезать или прошарошить седло клапанаСкачать

Читайте также: Как самому сделать рассухариватель для клапанов

На данной картинке указано схематично, как сделать седло впускного канала с углом 30*

Такая геометрия седла впускного клапана дает потрясающие результаты на продувочном стенде, но скорее всего возникнут проблемы с герметичностью (клапан-седло) на оборотах намного выше 5000. Особенно это проявляется на высоко форсированных моторах, которые испытывают проблему с высокой температурой клапана при максимальных нагрузках и как следствие деформация (изгиб клапана при закрытии в следствии его расширения). По этой причине такую геометрию не рекомендуется использовать на выпускном седле клапана.

Есть несколько вариантов решения этой проблемы (ВЫСОКАЯ температура клапана, расширение –деформация). Один из вариантов нанести на лицевой стороне тарелки впускного клапана канавку. Вот вариант как это сделать

Так же не будет лишним использовать клапанные пружины на 10% жестче, чем необходимо для седла с углом 45*. При использовании такого метода David Vizarrd’s – известный американский спец в области постройки гоночных моторов (кстати, он проводит очень полезные семинары, как готовить ГБЦ) делал великолепные гоночные моторы.

Другой вариант – использование специального термо покрытия на клапана, которое снижает температуру последнего (значительно)

Вообще, проблема с клапанами при высокой температуре частое явление даже на сток моторах, особенно турбо версии. При их тюнинге, часто этот вопрос остается забытым, а это не только деформация и как следствие плохая герметичность, пропуски зажигания, детонация, такое часто встречается к примеру на европейских моторах VAG 2.0 turbo TSI – накачав мотор супер прошивками от Брендовых тюнерских фирм, но при этом не позаботившись об охлаждении воздуха, мотора и т.д. как решение пытаются эту проблему решить заменой клапанных пружин на более жесткие. Ну да ладно, это у же не по теме

О ремонте седел клапанов головки блока цилиндров инструментом Neway

Видео:Извлечение седла клапана из гбц Камминс.Скачать

Инструмент американской компании Neway применяется при ремонте головок блока цилиндров двигателей легковых и грузовых автомобилей. Необходимым условием качественного ремонта поврежденных или изношенных деталей является соблюдение технических требований (допуски на зазоры в сопряжениях, точность обработки сопрягаемых поверхностей и т.п.) завода-изготовителя и технологии ремонта двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с технологией ремонта ГБЦ необходимо выполнить три условия:

Комплект инструмента Neway обеспечивает выполнение этих требований при ремонте ГБЦ как отечественных, так и импортных двигателей.

Основной комплект инструмента Neway для ремонта седел ГБЦ включает:

Направляющий пилот «леглоконусный» или с цанговой втулкой. Направляющий пилот самоцентрируется и жестко фиксируется в направляющей втулке клапана;
Фреза с твердосплавными пластинами;
Ножи (например, типа TC251) в стандартной комплектации фрез качественно работают при обработке седел клапанов с твердостью до 45 HRC. Ножи (например, типа TC251LC) применяются для обработки седел с твердостью от 45 до 55 HRC;
Ножи типа LC могут поставляться в комплекте с фрезами или дополнительно (по желанию Заказчика). Фреза вращается на пилоте с зазором 3…5 мкм. Фрезы могут быть одно- и двухсторонними;
Ключи для вращения фрезы.

Neway производит фрезы двух типоразмеров:

фрезы с номерами от 200 до 699, комплектующиеся пилотами с цанговой втулкой серии 150 или «легкоконусными» пилотами серии 140, предназначены для обработки седел диаметром от 28 до 72 мм.
фрезы с номерами от 100 до 150, комплектующиеся пилотами с цанговой втулкой серии 120 или «легкоконусными» пилотами серии 100, предназначены для обработки седел диаметром от 16 до 35 мм.

Для создания одной фаски достаточно 3-5 оборотов фрезы. В зависимости от типа и размера фрезы, на нее устанавливается от 3 до 7 ножей, ножи имеют более 10 режущих кромок, специальным образом заточенных. При обработке седла, одновременно осуществляют резание более 10 режущих кромок.

Читайте также: Клапан отсекатель пко 029 50

При применении инструмента Neway выполнение трех необходимых условий качественного ремонта седла достигается за счет:

фиксированной базировки пилота в направляющей втулке клапана, обеспечивающей совпадение оси вращения фрезы и оси отверстия направляющей втулки;

прецизионной посадки фрезы на направляющий пилот;

Видео:Новое устройство для прирезки сёдел клапанов, сделай сам!Скачать

фиксированного базирования ножей на фрезе, под строго определенным углом, заданным при изготовлении фрезы.

Высокая точность изготовления инструмента позволила компании Neway применить конструкцию фрез с регулированием положения ножей в зависимости от диаметра обрабатываемого седла клапана ГБЦ.

После обработки фрезами Neway геометрия рабочей поверхности седла и клапана имеет две особенности:

	Интерференция углов: угол рабочей фаски клапана и угол рабочей фаски седла отличаются на 1º. После первых 10-15 минут работы двигателя, клапан самостоятельно «прихлопывается» к седлу.
	Микрорельеф рабочей поверхности. Образование микрорельефа после обработки клапана и седла обеспечивается геометрией режущей кромки фрез – типа «гребенка».

Благодаря этим особенностям приработка клапана и седла происходит быстро и эффективно.

Для проверки радиального биения фаски седла клапана при проведении ремонта седел клапана ГБЦ компания Neway Manufacturing Inc. рекомендует использовать специальное приспособление. Для измерения биения фаски седла клапана необходимо вставить конический пилот или пилот с цанговым зажимом ( только производства Neway Manufacturing Inc. ) в направляющую втулку клапана, аккуратно установить на него прибор, настроить его щуп так, чтобы он упирался в рабочую фаску седла, и медленно проворачивать прибор вокруг оси пилота. По индикатору определить величину биения седла клапана, цена деления 0,025 мм.

При использовании неоригинальных (самодельных) пилотов погрешность измерений может возрасти. После ремонта седел и клапанов ГБЦ фрезами Neway последующая продолжительная притирка этих деталей не требуется.

Применение абразивной (водорастворимой) пасты рекомендуется только в качестве контрольно-финишной операции, которая не должна превышать 10 сек.. Следует помнить, что более продолжительная притирка клапана к седлу существенно снижает ресурс отремонтированных деталей.

Мы рекомендуем применение измерительных приборов Neway Manufacturing Inc. при проведении дефектовки деталей и контроле качества выполненного ремонта седел и клапанов перед сборкой ГБЦ.

Neway производит 6 основных типоразмеров фрез, для седел:

№ группы	Диаметр седел (мм)	Применяемость
1	≤ 28	16-24 клапанные ГБЦ
2	28…38	ВАЗ, малолитражные иномарки
3	36…45	Волга, Газель, УАЗ, ГАЗ, иномарки свыше 2 л.
4	40…52	ЗиЛ, СМД-14, среднетоннажные грузовики
5	44…62	МАЗ, КамАЗ, СМД-60
6	52…67	Икарус, MAN, большегрузные грузовики, тракторы

Все фрезы комплектуются сменными твердосплавными ножами из карбида вольфрама, твердость по HRC составляет около 85 единиц. Ресурс ножей — более 2000 седел.

Компания Neway Manufacturing Inc. производит направляющие пилоты двух типов:

-«легкоконусные» пилоты;
— пилоты с цанговой втулкой;

«Легкоконусные» пилоты (серии 100 и 140) обеспечивают более точную базировку фрезы относительно отверстия направляющей втулки клапана, практика показывает, что при ремонте одного типаразмера отверстия втулки необходимо наличие от 3 до 5 пилотов с шагом 0,01 мм. Пилоты диаметром от 3,5 мм до 5 мм компания Neway Manufacturing Inc. производит из твердых сплавов.

Пилоты с цанговой втулкой серии 120 и 150 обеспечивают базирование в направляющей втулке клапана в диапазоне от -0,1 мм до +0,1 мм от номинального диаметра пилота. При применении пилота с цанговой втулкой достаточно иметь один пилот на каждый типоразмер отверстия направляющей втулки клапана. Пилоты диаметром от 5,5 мм до 13 мм серийно выпускаются с шагом 0,5 мм.

Комплектация инструментом Neway осуществляется индивидуально для каждого Заказчика, в зависимости от парка ремонтируемых двигателей и с возможностью дальнейшего развития.