Почему между коромыслом и клапаном оставляют щель и что будет, если ее зажать? Крути распредвал, меняй зазор и грей двигатель: смотри в лупу на зазор и на график подъема клапана.
У больших карьерных дизелей распредвал стоит внизу, в блоке, и крутится вдвое медленнее коленвала. Кулачок поднимает толкатель, толкатель через длинную штангу качает коромысло, а коромысло давит на клапан и открывает его вниз, в цилиндр. Закрывает клапан пружина. Выпускной клапан греется до 600–700 °C и удлиняется на десятые доли миллиметра. Если зазора нет, горячий клапан упрется в коромысло и не сядет в седло. Если зазор большой, механизм стучит и клапан открывается позже и меньше. Когда какой клапан открыт, показывает тема 3.1 «Четырехтактный цикл».
Зазор выбирают так, чтобы на горячем двигателе он не исчезал, а на холодном не был слишком большим. Числа под формулами берутся из опыта.
На сколько удлинится горячий клапан?
Металл при нагреве расширяется. Головка блока и штанга тоже растут, поэтому важен не сам нагрев клапана, а на сколько он горячее деталей вокруг. Про расширение подробнее в теме «Тепловые свойства».
Насколько откроется клапан?
Коромысло увеличивает ход толкателя в i раз, но сначала должно пройти зазор. Каждая десятая миллиметра зазора отнимает подъем, а еще позже открывает и раньше закрывает клапан: цилиндр хуже наполняется воздухом и хуже очищается от газов.
Как проверить зазор?
Пластинку щупа нужной толщины вставляют между коромыслом и торцом клапана. Она должна проходить с легким сопротивлением. Регулировочный винт отпускают, подводят до касания щупа и затягивают контргайку, придерживая винт.
Кулачок не начинает поднимать толкатель резко. Сначала идет пологий участок, сбег: толкатель поднимается медленно, всего на 0,4–0,6 мм за 20–25° поворота. Пока зазор меньше высоты сбега, коромысло касается клапана на этом пологом участке, мягко, без удара. Так же мягко клапан и садится обратно в седло.
Если зазор больше высоты сбега, коромысло догоняет клапан уже на крутой части кулачка и бьет по нему. Это и есть стук клапанов. Удары расклепывают торец стержня и боек коромысла, клапан с размаху бьет в седло, и фаска изнашивается быстрее. На выпуске это опасно вдвойне: клапан закрывается раньше, и часть горячих газов остается в цилиндре.
Потому зазор нельзя ставить ни на глаз, ни на горячем двигателе. На горячем он меньше: выставленный по горячему, на холодном он окажется больше нормы, а выставленный по холодному меньшим, на горячем исчезнет.
Зазоры проверяют на больших ТО через интервал, который задает производитель. Двигатель должен остыть, вал проворачивают специальным ключом по метке на маховике или демпфере и идут по порядку работы цилиндров.
У большого дизеля на цилиндр по два впускных и два выпускных клапана. Одно коромысло давит на мостик, траверсу, а она на два клапана. Сначала выставляют траверсу, чтобы она давила на оба клапана одновременно, потом зазор под коромыслом.
Признаки: цилиндр плохо держит компрессию, температура выпуска у него выше соседей, двигатель троит на холостом. Тепловизор и пирометр на выпускных патрубках помогают найти такой цилиндр раньше, чем клапан оборвется.
Кулачок и толкатель работают с огромным давлением в точке касания и смазываются масляным туманом. Железо в пробе масла и стружка на магнитной пробке говорят о питтинге кулачков: см. «Анализ масла».
В легковых и части грузовых двигателей зазор выбирает гидротолкатель с маслом под давлением, регулировать его не нужно. Зато грязное масло и шлам заклинивают его плунжер, и клапан начинает стучать. Отсюда важность чистоты масла.
Компрессионный тормоз открывает выпускной клапан в конце сжатия через отдельное коромысло. У него тоже есть свой зазор, и его регулируют вместе с клапанами. Неверный зазор тормоза бьет по клапану и толкателю.
Нормы зазоров близки к двигателям класса QSK60, но для своей машины всегда берутся из руководства. Профиль кулачка условный: пологий сбег высотой 0,4 мм у впускного и 0,62 мм у выпускного на 24° коленвала, дальше гладкий подъем до 15 и 14 мм на клапане. Коромысло считается жестким, с отношением плеч 1,5, штанга и толкатель тоже жесткие. Уменьшение зазора на горячем посчитано как удлинение клапана длиной 200 мм, который горячее головки на 60 °C (впуск) и 120 °C (выпуск), рост головки, блока и штанги отдельно не считается. Прогрев включается сразу, без промежуточных режимов. Скорость посадки посчитана по наклону профиля в точке, где он пересекает зазор, без упругости деталей и отскока клапана. В лупе и на схеме зазор показан крупнее, чем в жизни.