Mekanisme katup mesin, perangkat dan prinsip operasinya

Mekanisme katup adalah aktuator waktu langsung, yang memastikan pasokan tepat waktu campuran udara-bahan bakar ke silinder mesin dan pelepasan gas buang selanjutnya. Elemen kunci dari sistem ini adalah katup, yang, antara lain, harus memastikan kekencangan ruang bakar. Mereka berada di bawah beban berat, sehingga pekerjaan mereka tunduk pada persyaratan khusus.

Elemen utama mekanisme katup

Mesin membutuhkan setidaknya dua katup per silinder, intake dan exhaust, untuk berfungsi dengan baik. Katup itu sendiri terdiri dari batang dan kepala yang berbentuk pelat. Kursi adalah tempat kepala katup bertemu dengan kepala silinder. Katup masuk memiliki diameter kepala yang lebih besar daripada katup buang. Ini memastikan pengisian ruang bakar yang lebih baik dengan campuran udara-bahan bakar.

Elemen utama mekanisme:

• katup masuk dan buang - dirancang untuk memasukkan campuran udara-bahan bakar dan gas buang dari ruang bakar;
• busing pemandu - memastikan arah pergerakan katup yang tepat;
• pegas - mengembalikan katup ke posisi semula;
• dudukan katup - tempat kontak pelat dengan kepala silinder;
• kerupuk - berfungsi sebagai penopang pegas dan memperbaiki seluruh struktur);
• segel batang katup atau cincin slinger oli - mencegah oli memasuki silinder;
• pendorong - mentransmisikan tekanan dari camshaft cam.

Cams pada camshaft menekan katup, yang diberi pegas untuk kembali ke posisi semula. Pegas melekat pada batang dengan kerupuk dan pelat pegas. Untuk meredam getaran resonansi, tidak hanya satu, tetapi dua pegas dengan belitan serbaguna dapat dipasang pada batang.

Lengan panduan adalah bagian silinder. Ini mengurangi gesekan dan memastikan pengoperasian batang yang mulus dan benar. Selama operasi, bagian-bagian ini juga mengalami tekanan dan suhu. Oleh karena itu, paduan tahan aus dan tahan panas digunakan untuk pembuatannya. Busing katup buang dan masuk sedikit berbeda karena perbedaan beban.

Bagaimana mekanisme katup bekerja

Katup terus-menerus terkena suhu dan tekanan tinggi. Ini membutuhkan perhatian khusus pada desain dan bahan bagian-bagian ini. Ini terutama berlaku untuk grup knalpot, karena gas panas keluar melaluinya. Pelat katup buang pada mesin bensin dapat dipanaskan hingga 800˚C - 900˚C, dan pada mesin diesel 500˚C - 700C. Beban pada pelat katup masuk beberapa kali lebih sedikit, tetapi mencapai 300˚С, yang juga cukup banyak.

Oleh karena itu, paduan logam tahan panas dengan aditif paduan digunakan dalam produksinya. Selain itu, katup buang biasanya memiliki batang berongga berisi natrium. Ini diperlukan untuk termoregulasi dan pendinginan pelat yang lebih baik. Natrium di dalam batang meleleh, mengalir, dan mengambil sebagian panas dari pelat dan memindahkannya ke batang. Dengan cara ini, bagian yang terlalu panas dapat dihindari.

Selama pengoperasian, endapan karbon dapat terbentuk di sadel. Untuk mencegah hal ini terjadi, desain digunakan untuk memutar katup. Kursi adalah cincin paduan baja kekuatan tinggi yang ditekan langsung ke kepala silinder untuk kontak yang lebih erat.

Selain itu, untuk pengoperasian mekanisme yang benar, perlu untuk mengamati celah termal yang diatur. Temperatur yang tinggi menyebabkan bagian-bagian mengembang, yang dapat menyebabkan katup tidak berfungsi. Kesenjangan antara camshaft cam dan pendorong disesuaikan dengan memilih pencuci logam khusus dengan ketebalan tertentu atau pendorong itu sendiri (kacamata). Jika mesin menggunakan pengangkat hidrolik, maka celah secara otomatis disesuaikan.

Celah yang sangat besar mencegah katup membuka penuh dan oleh karena itu silinder akan terisi dengan campuran baru dengan kurang efisien. Celah kecil (atau kekurangannya) tidak akan membuat katup menutup sepenuhnya, yang akan menyebabkan katup terbakar dan penurunan kompresi mesin.

Klasifikasi berdasarkan jumlah katup

Versi klasik dari mesin empat langkah hanya membutuhkan dua katup per silinder untuk beroperasi. Tetapi mesin modern menghadapi semakin banyak tuntutan dalam hal tenaga, konsumsi bahan bakar, dan kepedulian terhadap lingkungan, jadi ini tidak lagi cukup bagi mereka. Karena semakin banyak katup, semakin efisien untuk mengisi silinder dengan muatan baru. Pada berbagai waktu, skema berikut diuji pada mesin:

• tiga katup (inlet - 2, outlet - 1);
• empat katup (masuk - 2, buang - 2);
• lima katup (masuk - 3, buang - 2).

Pengisian dan pembersihan silinder yang lebih baik dicapai dengan lebih banyak katup per silinder. Tapi ini memperumit desain mesin.

Saat ini, mesin paling populer dengan 4 katup per silinder. Yang pertama dari mesin ini muncul pada tahun 1912 di Peugeot Gran Prix. Saat itu, solusi ini belum banyak digunakan, tetapi sejak tahun 1970 mobil produksi massal dengan jumlah katup seperti itu mulai aktif diproduksi.

Desain penggerak

Camshaft dan penggerak waktu bertanggung jawab atas pengoperasian mekanisme katup yang benar dan tepat waktu. Desain dan jumlah camshaft untuk setiap jenis mesin dipilih secara individual. Bagian adalah poros tempat Cams dengan bentuk tertentu berada. Ketika mereka berputar, mereka memberi tekanan pada pushrods, pengangkat hidrolik atau lengan ayun dan membuka katup. Jenis sirkuit tergantung pada mesin tertentu.

Camshaft terletak langsung di kepala silinder. Penggeraknya berasal dari poros engkol. Ini bisa berupa rantai, ikat pinggang, atau roda gigi. Yang paling andal adalah rantai, tetapi membutuhkan perangkat tambahan. Misalnya peredam getaran rantai (damper) dan tensioner. Kecepatan putaran poros bubungan adalah setengah dari kecepatan putaran poros engkol. Ini memastikan kerja terkoordinasi mereka.

Jumlah camshaft tergantung pada jumlah katup. Ada dua skema utama:

• SOHC - dengan satu poros;
• DOHC - dua poros.

Hanya dua katup yang cukup untuk satu camshaft. Ini berputar dan secara bergantian membuka katup masuk dan buang. Mesin empat katup yang paling umum memiliki dua poros bubungan. Satu menjamin pengoperasian katup masuk, dan yang lain menjamin katup buang. Mesin tipe V dilengkapi dengan empat camshaft. Dua di setiap sisi.

Cams camshaft tidak mendorong batang katup secara langsung. Ada beberapa jenis "perantara":

• tuas rol (lengan ayun);
• pendorong mekanis (kacamata);
• pendorong hidrolik.

Tuas rol adalah pengaturan yang disukai. Yang disebut rocker arm berayun pada as plug-in dan memberi tekanan pada pendorong hidraulik. Untuk mengurangi gesekan, disediakan roller pada tuas yang bersentuhan langsung dengan cam.

Dalam skema lain, penekan hidrolik (kompensator celah) digunakan, yang terletak langsung di batang. Kompensator hidraulik secara otomatis menyesuaikan celah termal dan memberikan pengoperasian mekanisme yang lebih halus dan tenang. Bagian kecil ini terdiri dari silinder dengan piston dan pegas, saluran oli, dan katup periksa. Pendorong hidraulik ditenagai oleh oli yang dipasok dari sistem pelumasan engine.

Pendorong mekanis (kacamata) adalah busing tertutup di satu sisi. Mereka dipasang di rumah kepala silinder dan langsung mentransfer gaya ke batang katup. Kerugian utamanya adalah kebutuhan untuk menyesuaikan celah dan ketukan secara berkala saat bekerja dengan mesin dingin.

Kebisingan di tempat kerja

Kerusakan katup utama adalah ketukan pada mesin dingin atau panas. Mengetuk mesin dingin menghilang setelah suhu naik. Ketika mereka memanas dan mengembang, celah termal menutup. Selain itu, viskositas oli, yang tidak mengalir dalam volume yang tepat ke pengangkat hidrolik, dapat menjadi penyebabnya. Kontaminasi saluran oli kompensator juga dapat menjadi penyebab penyadapan karakteristik.

Katup dapat mengetuk mesin panas karena tekanan oli rendah dalam sistem pelumasan, filter oli kotor, atau celah termal yang salah. Penting juga untuk mempertimbangkan keausan alami suku cadang. Kesalahan mungkin dalam mekanisme katup itu sendiri (keausan pegas, lengan pemandu, tappet hidrolik, dll.).

Penyesuaian izin

Penyesuaian hanya dilakukan pada mesin dingin. Kesenjangan termal saat ini ditentukan oleh probe logam datar khusus dengan ketebalan yang berbeda. Untuk mengganti celah pada rocker arm terdapat sekrup penyetel khusus yang berputar. Dalam sistem dengan pendorong atau shim, penyesuaian dilakukan dengan memilih bagian dengan ketebalan yang diperlukan.

Pertimbangkan proses langkah demi langkah untuk menyesuaikan katup untuk mesin dengan pendorong (kacamata) atau mesin cuci:

1. Lepaskan penutup katup mesin.
2. Putar poros engkol sehingga piston silinder pertama berada pada titik mati atas. Jika sulit untuk melakukan ini dengan tanda, Anda dapat membuka busi dan memasukkan obeng ke dalam sumur. Gerakan ke atas maksimumnya akan menjadi pusat mati.
3. Dengan menggunakan satu set feeler gauge, ukur celah katup di bawah cam yang tidak menekan tappet. Probe harus memiliki permainan yang ketat, tetapi tidak terlalu bebas. Catat nomor katup dan nilai celah.
4. Putar poros engkol satu putaran (360 °) untuk membawa piston silinder ke-4 ke TMA. Ukur celah di bawah katup lainnya. Tuliskan datanya.
5. Periksa katup mana yang keluar dari toleransi. Jika ada, pilih penekan dengan ketebalan yang diinginkan, lepaskan camshaft dan pasang kacamata baru. Ini menyelesaikan prosedur.

Disarankan untuk memeriksa celah setiap 50-80 ribu kilometer. Nilai izin standar dapat ditemukan di manual perbaikan kendaraan.

Harap dicatat bahwa celah katup masuk dan buang terkadang berbeda.

Mekanisme distribusi gas yang disesuaikan dan disetel dengan benar akan memastikan pengoperasian mesin pembakaran internal yang lancar dan merata. Hal ini juga akan berdampak positif pada sumber daya mesin dan kenyamanan pengemudi.