Время закрытия клапанов в двигателях и шутки о Valve
Valve timing
Фазы газораспределения в двигателях: точное время открытия/закрытия клапанов, роль распредвала и регулировка. Влияние на работу ДВС и паровых двигателей.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Тайминг закрытия клапанов в двигателях – шутка о сроках выхода игр компании Valve.
Timing of valve closing in engines
the joke about release dates of the game company Valve
В поршневом двигателе тайминг клапанов представляет собой точное время открытия и закрытия клапанов. В двигателях внутреннего сгорания обычно используются тарельчатые клапаны, а в паровых двигателях – золотниковые или поршневые клапаны.
In a piston engine, the valve timing is the precise timing of the opening and closing of the valves. In an internal combustion engine those are usually poppet valves and in a steam engine they are usually slide valves or piston valves.
Крамсовая ось
В четырехтактных и некоторых двухтактных двигателях фазы газораспределения контролируются распределительным валом. Их можно изменять, модифицируя распределительный вал, или изменять во время работы двигателя с помощью системы изменения фаз газораспределения. На фазы газораспределения также влияет регулировка клапанного механизма, и особенно зазоры в толкателях. Однако, такое изменение обычно нежелательно.
In four stroke cycle engines and some two stroke cycle engines, the valve timing is controlled by the camshaft. It can be varied by modifying the camshaft, or it can be varied during engine operation by variable valve timing. It is also affected by the adjustment of the valve mechanism, and particularly by the tappet clearance. However, this variation is normally unwanted.
Переменная клапанная установка
Двигатели, которые постоянно работают на относительно высоких оборотах, например, в гоночных автомобилях, имеют значительное перекрытие фаз газораспределения для достижения максимальной объемной эффективности. Двигатели дорожных автомобилей устроены иначе, поскольку они должны работать на холостом ходу со скоростью менее 1000 об/мин, а чрезмерное перекрытие фаз газораспределения сделало бы невозможным стабильную работу на холостом ходу из-за смешивания свежей и выхлопной смеси. Система изменения фаз газораспределения позволяет добиться как максимальной мощности на высоких оборотах, так и плавной работы на холостом ходу на низких оборотах, внося небольшие изменения в относительное угловое положение распределительных валов и, тем самым, изменяя величину перекрытия клапанов.
Engines that always run at a relatively high speed, such as race car engines, will have considerable overlap in their valve timings for maximum volumetric efficiency. Road car engines are different because they are required to idle at less than 1000rpm, and excessive valve overlap would make smooth idling impossible because of the mixing of fresh and exhaust gases. Variable valve timing can give both maximum power at high rpm and smooth idling at low rpm by making small changes to the relative angular position of the camshafts and thereby varying the valve overlap.
Двигатели с портами
Многие двухтактные и все роторные двигатели не имеют распределительного вала или клапанов, и фазы газораспределения могут быть изменены только путем проточки каналов и/или модификации поршневой юбки (в двухтактных двигателях). Однако некоторые двухтактные дизельные двигатели с наддувом (например, авиационный двигатель Wilksch) имеют головку блока цилиндров и тарельчатые клапаны, аналогичные двигателям четырехтактного цикла.
Many two stroke cycle and all wankel engines do not have a camshaft or valves, and the port timing can only be varied by machining the ports, and/or modifying the piston skirt (two stroke applications). However, some supercharged two stroke diesel engines (such as the Wilksch aero engine) do have a cylinder head and poppet valves, similar to a four stroke cycle engine.
Размещение ковров
Время работы клапанов дизельного двигателя также зависит от зазоров впускных и выпускных клапанов. Если зазор меньше, клапан откроется раньше и закроется позже. Если зазор больше, клапан откроется позже и закроется раньше. Зазор клапанов измеряется прибором, называемым щупом.
The valve timing of a diesel engine also depends on tappet clearance of the inlet and exhaust valves. If tappet clearance is less, then valve will open early and close late. If tappet clearance is more, then valve will open late and close early. Tappet clearance is measured by an instrument called feeler gauge.
Двигатели внешнего сгорания
В двигателе внешнего сгорания, таком как паровая машина, управление фазами газораспределения осуществляется клапанным механизмом. В типичной конструкции поршневого клапана фазы впуска и выпуска для каждого цилиндра неразрывно связаны, поскольку они определяются движением одного поршня, открывающего два отверстия. Однако продолжительность фазы впуска может регулироваться ("отсечка") с помощью реверсивного механизма, что снижает расход пара в крейсерском режиме. Клапанный механизм Капротти имеет большее сходство с механизмом двигателя внутреннего сгорания, использует тарельчатые клапаны и был разработан для обеспечения независимого управления фазами впуска и выпуска. Он никогда не получил такого широкого распространения, как поршневые или более ранние золотниковые клапаны.
In an external combustion engine, such as a steam engine, the control of the valve timing is by the valve gear. In a typical piston valve arrangement, the timing of the intake and exhaust events for each cylinder are inextricably related as they are governed by the movement of a single piston uncovering two ports. However, the duration of the intake event can be controlled (the "cut off") using the reversing gear and this reduces steam usage under cruising conditions. Caprotti valve gear is more closely related to that of an internal combustion engine, uses poppet valves, and was developed to allow independent timing of the intake and exhaust events. It was never used as widely as piston valves or the earlier slide valves.