Общее устройство двигателя 18 Классификация, основные параметры, механизмы и системы двигателя 18


Глава 3 МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ



страница3/11
Дата31.07.2016
Размер2.3 Mb.
ТипГлава
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Глава 3

МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ


3.1 Основные типы механизмов газораспределения
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси (карбюраторные двигатели) или очищенного воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов.

На поршневых четырехтактных карбюраторных двигателях впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов осуществляются клапанами, которые могут иметь нижнее или верхнее расположение. При нижнем расположении клапаны устанавливают в блоке цилиндров, а при верхнем — в головке цилиндров.

Современные двигатели обычно имеют газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов, так как в этом случае камера сгорания получается компактной, улучшается наполнение цилиндров, упрощается регулировка клапанов и значительно уменьшаются потери теплоты с охлаждающей жидкостью (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, КамАЗ-5320, ГАЗ-3110 «Волга», ВАЗ-2108 «Спутник»).

В рядных двигателях с верхним расположением клапанов (рис .3.1) усилие от кулачка 17 распределительного вала передается толкателю 16, а от него — штанге 15. Штанга через регулировочный винт 14 воздействует на короткое плечо коромысла 11, которое, поворачиваясь на оси 12, нажимает своим носком на стержень клапана 2. При этом пружина 6 сжимается, а клапан перемещается вниз, отходит от седла 1, обеспечивая в зависимости от назначения клапана впуск горючей смеси или выпуск отработавших газов. После того как выступ кулачка 17 выйдет из-под толкателя 16, клапанный механизм возвращается в исходное положение под воздействием пружины 6. Положение направляющей втулки 3, запрессованной в головку цилиндров 5, фиксируется стопорным кольцом 4, а регулировочного винта 14 — контргайкой 13. Верхний конец стержня клапана закреплен сухариками 10, установленными в тарелке 8 при помощи втулки 9.

Распределительные валы при верхнем расположении клапанов могут быть установлены в блоке цилиндров — нижнее расположение (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, -4331, КамАЗ-5320) или на головке блока — верхнее расположение (однорядные двигатели автомобилей ВАЗ, «Москвич» и др.).
Рис. 3.1. Схема газораспределительного механизма с верхним расположением клапанов;

1 — седло; 2 — стержень клапана; 3 — направляющая Втулка; 4 — стопорное кольцо; 5 — головка цилиндров; 6 — пружина; 7 — уплотнительный колпачок;
При верхнем расположении распределительного вала (рис. 3.2) отсутствуют толкатели и штанги, вследствие чего уменьшаются масса и инерционные силы клапанного механизма, что дает возможность увеличить частоту вращения коленчатого вала и уменьшить уровень шума при работе двигателя.

В двигателях заднеприводных автомобилей ВАЗ (рис. 3.2, а) распределительный вал расположен в отдельном картере на головке 2 блока цилиндров и вращается в подшипниках скольжения. Привод к клапанам 1, размещенным в один ряд, осуществляется непосредственно от кулачков 4 распределительного вала через одноплечие рычаги (рокеры) 3. Одним концом одноплечий рычаг опирается на стержень клапана, другим — на сферическую головку болта 5 и удерживается на ней при помощи шпилечной пружины 7.

В двигателях автомобилей «Москвич» (рис. 3.2, б) впускные клапаны 1 расположены в два ряда и приводятся в действие коромыслами 9 от кулачков 4 распределительного вала. Для регулировки теплового зазора в клапанах служит регулировочный болт 5 с контргайкой 6, который связан со сферическим наконечником 8.

В двигателях переднеприводных автомобилей ВАЗ-2108 «Спутник», ВАЗ-2109 верхний распределительный вал установлен в отдельном корпусе 70(рис. 3.2, в), расположенном на головке блока цилиндров 2, в которую запрессованы чугунные седла 14 клапанов и направляющие втулки 13 клапанов 1. Верхняя часть втулок уплотняется металлорезиновыми маслоотражательными колпачками 12.

Клапаны 1 приводятся в действие непосредственно кулачками 4через цилиндрические толкатели 75 без промежуточных рычагов. В гнездах толкателей находятся шайбы 11 для регулировки зазора h в клапанном механизме.


Рис. 3.2. Газораспределительные механизмы двигателей с верхним расположением распределительных валов автомобилей:



а — ВАЗ-2105, -2107 «Жигули»; б — «Москвич-21412»; в — ВАЗ-2Ш8 «Спутник*, ВАЗ-2109; г ~ ГАЗ-3110 «Волга»; 1 — клапан; 2 — головка цилиндров; 3 — рычаги; 4 — кулачки; 5 — болт; 6 — контргайка; 7 — шпилечная пружина; 8 — сферический наконечник; 9~ коромысла; 10— корпус распределительного вала; 11 — регулировочные шайбы; 12 — маслоотражательный колпачок; 13 — направляющая втулка; 14 — седло клапана; 15 — толкатель; 16 — гидротолкатель; 17 — распределительный вал; 18 — выпускной клапан с гидротолкателем; 19 — двойная пружина; А — тепловой зазор
Двигатель ЗМЗ-4062 автомобиля ГАЗ-3110 соответствует высокому уровню двигателестроения. Основными конструктивными особенностями его газораспределительного механизма является верхнее расположение двух распределительных валов с установкой по четыре клапана на каждый цилиндр с гидротолкателями. Наряду с этим на двигателе установлена система распределенного (в соответствии с порядком работы) впрыска бензина во впускную трубу электромагнитными форсунками.

Привод клапанов двигателя ЗМЗ-4062 показан на рис. 3.2; г. Он включает в себя распределительный вал впускных клапанов 1 с гидротолкателями 16 и распределительный вал 17 выпускных клапанов 18 с гидротолкателями и двойными пружинами 19. Валы установлены в разъемных подшипниках, образованных головкой блока цилиндров 2 и съемными крышками подшипников, закрепляемых болтами.



Гидротолкатели клапанного механизма установлены на ряде моделей двигателей легковых автомобилей высшего, большого и среднего классов (ЗИЛ-4104, ГАЗ-3110 и др.). Они автоматически обеспечивают беззазорный контакт кулачков распределительных валов с клапанами. Компенсируя износы сопрягаемых деталей: кулачков, торцов, корпусов гидротолкателей, корпусов компенсаторов, клапанов, седел и тарелок клапанов.

Типичным примером применения гидротолкателей является двигатель ЗМЗ-4062 автомобиля ГАЗ-3110 «Волга» (рис. 3.3). Стальной корпус 4 гидротолкателя этого двигателя выполнен в виде цилиндрического стакана, внутри которого размещен корпус компенсатора 6 с обратным шариковым клапаном 8. Гидротолкатели устанавливаются в расточенные в головке цилиндров 9 отверстия, между кулачками распределительных валов и торцами клапанов. На наружной поверхности корпуса выполнены канавка и отверстие 3 для подвода масла внутрь гидротолкателя из смазочной магистрали в головке блока цилиндров.

Компенсатор размещен в направляющей втулке 2, приваренной внутри корпуса гидротолкателя, и удерживается стопорным кольцом 5. Компенсатор состоит из поршня 7, опирающегося изнутри на донышко корпуса гидронатяжителя, и корпуса 6 компенсатора, который опирается на торцы впускного и выпускного клапанов.

Между поршнем и корпусом компенсатора установлена пружина 1, раздвигающая их и тем самым выбирающая возникающий зазор. Одновременно пружина 1 прижимает колпачок обратного шарикового клапана 8, размещенного в поршне.



Работа гидротолкателя происходит следующим образом. При нажатии кулачком распределительного вала на торец корпуса 4 гидротолкателя шариковый клапан 8 закрывается, запирая находящееся внутри масло, которое становится рабочим телом, через которое передается усилие от кулачка 10 к стержню 12 и сухарям 11 клапана, обеспечивая его открытие. При этом поршень 7 частично входит в корпус 6 компенсатора и часть масла перетекает через зазор в этой плунжерной паре в полость корпуса 4 гидротолкателя.

Когда снимается усилие с гидротолкателя (это происходит при закрытии клапана), пружина 1 компенсатора прижимает поршень 7 и корпус гидротолкателя к цилиндрической части кулачка, выбирая зазор. При этом шариковый клапан 8 открывается, обеспечивая перепуск масла в полость компенсатора. При дальнейшем повороте кулачка, когда корпус 4 гидротолкателя сходит с его «затылка» — цилиндрической части, цикл работы гидротолкателя повторяется.




Рис. 3.3. Отсек клапанного механизма с гидротолкателем двигателя

ЗМЗ-4062:

1 — пружина; 2 — направляющая втулка; 3 — отверстие для подвода масла; 4

корпус гидротолкатёяя; 5 — стопорное кольцо; 6 — корпус компенсатора; Z

поршень; 8 — шариковый клапан; 9 ■— головка цилиндров; 10 — кулачок; 11 —

сухарь; 12 — стержень клапана

3.2. Механизм газораспределения V-образного двигателя
На V-образных восьмицилиндровых двигателях применяют верхнее расположение клапанов (рис. 3.4). Нижний распределительный вал таких двигателей, установленный в развале блока, является общим для клапанов правого и левого рядов цилиндров.

Открытие клапанов 9 (впускного и выпускного), перемещающихся в направляющих втулках 10, происходит под действием усилия, передаваемого от кулачков 6 и 7 через толкатели 19 штанги 18 и коромысла 14, установленные на осях 13 коромысел. Закрытие клапанов осуществляется под действием пружин 12, нижние концы которых упираются в шайбы 11. При наличии у выпускных клапанов механизма вращения их пружины опираются на опорные шайбы 17 этих механизмов. Верхними концами пружины обоих клапанов упираются в тарелки 20. За два оборота коленчатого вала


Рис. 3.4. Газораспределительный механизм V-образного двигателя:



1 — зубчатое колесо; 2 — упорный фланец; 3 — распорное кольцо; 4 — передняя опорная шейка; 5 — эксцентрик; 6, 7— соответственно впускные и выпускные кулачки; 8 — опорные втулки; 9~ клапаны; 10— направляющие втулки; 11, 17 — шайбы; 12 — пружины; 13 — оси коромысел; 14 — коромысла; 15 — регулировочный болт; 16 — стойки осей коромысел; 18 — штанги; 19 — толкатели; 20 — тарелки; 21 — пружина центробежного датчика; 22 — валик датчика;

23 — стопорное кольцо; 24 — штанга привода бензонасоса; 25 — шайба; 26 — гайка; 27 — корпус привода; 28 — шестерня привода; 29 — валик привода распределителя зажигания и смазочного насоса
впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра открываются один раз, а распределительный вал за этот период делает один оборот. Следовательно, распределительный вал вращается в два раза медленнее коленчатого вала. Поэтому зубчатое колесо / распределительного вала имеет в два раза больше зубьев, чем ведущая шестерня коленчатого вала.

Распределительный вал. Распределительный вал изготавливают из стали или специального чугуна и подвергают термической обработке. Профиль его кулачков, как впускных 6 (см. рис. 3.4), так и выпускных 7, у большинства двигателей делают одинаковым.

Одноименные (впускные и выпускные) кулачки располагаются в четырехцилиндровом двигателе под углом 90°, в шестицилиндровом — под углом 60°, а в восьмицилиндровом — под углом 45°. При шлифовании кулачкам придают небольшую конусность. Взаимодействие сферической поверхности торца толкателей 19 с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в процессе работы.

Начиная с передней опорной шейки 4, диаметр шеек уменьшается, что облегчает установку распределительного вала в картере двигателя. Число опорных шеек обычно равно числу коренных подшипников коленчатого вала. Втулки Я опорных шеек изготавливают из стали, а внутреннюю поверхность их покрывают антифрикционным сплавом.

На переднем конце распределительного вала расположен эксцентрик 5, воздействующий на штангу 24 привода бензонасоса, а на его заднем конце находится шестерня 28, которая приводит во вращение зубчатое колесо валика 29, расположенного в корпусе 27 привода распределителя зажигания и смазочного насоса.

Между зубчатым колесом 1 распределительного вала и его передней опорной шейкой установлено распорное кольцо 3 упорного фланца 2, крепящегося болтами к блоку и удерживающего вал от продольного перемещения. Так как толщина распорного кольца 3 больше толщины упорного фланца 2, обеспечивается осевой зазор («разбег») распределительного вала, который должен составлять 0,08...0,21 мм. В отверстии переднего торца распределительного вала (двигатели ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и др.) расположен узел привода центробежного датчика регулятора частоты вращения коленчатого вала, состоящий из валика 22, пружины 21 и шайбы 25, закрепленных стопорным кольцом 23.

Привод распределительного вала. Распределительный вал приводится в движение при помощи зубчатой или цепной передачи (рис. 3.5). Механизм газораспределения двигателя КамАЗ-7408, устанавливаемого на автобусах ЛиАЗ-5256, приводится в действие от ведущей шестерни 1 (рис. 3.5, а), установленной в задней части коленчатого вала, которая через блок промежуточных зубчатых колес 2 и 3 связана зубчатым колесом 4 распределительного вала.

Рис. 3.5. Типы привода распределительного вала:



а, б — зубчатый; в — цепной; / — ведущие шестерни; 2, 3 — блок промежуточных зубчатых колес; 4,8 — зубчатые колеса распределительных валов; 5 — зубчатое колесо топливного насоса; 6 — шестерня привода насоса гидроусилителя; 7 — шестерня привода компрессора; 9 — гайка; 10 — регулировочный механизм; 11 — башмак натяжного устройства; 12 — двухрядная втулочно-роликовая цепь; 13 — звездочка распределительного вала; Ц — пластмассовая колодка (успокоитель); 15 — звездочка привода масляного насоса и распределителя зажигания; 16 — ведущая звездочка коленчатого вала
Зубчатым колесом 5 топливного насоса высокого давления осуществляется привод шестерни 7 компрессора и шестерни 6 привода насоса гидроусилителя рулевого управления.

На двигателях ЗИЛ-508 автомобилей семейства ЗИЛ ведущая шестерня 1 (рис. 3.5, б) установлена на переднем конце коленчатого вала, а ведомое колесо 8 — на переднем конце распределительного вала и закреплено гайкой 26 (см. рис. 3.4).

Зубчатые колеса привода должны входить в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов, что обеспечивает правильность заданных „ фаз газораспределения и порядка работы двигателя. Поэтому при сборке двигателя зубчатые колеса вводятся в зацепление по меткам (см. схемы меток на рис. 3.5, а, б) на их зубьях (на впадине между зубьями колеса и на зубе шестерни). Чтобы уменьшить уровень шума зубчатых колес, их изготавливают с косыми зубьями и из различных материалов. На коленчатом валу устанавливают стальную шестерню, а на распределительном — чугунное (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, МАЗ-5335) или текстолитовое колесо (двигатели автомобилей ГАЗ-3307, -3302, -2705 «ГАЗель»).
двигателях автомобилей «Москвич» и ВАЗ (с приводом на задние колеса) газораспределительный механизм приводится в действие от коленчатого вала двухрядной втулрчно-роликовой цепью 12 (рис. 3.5, в), которая соединяет ведущую звездочку 16коленчатого вала со звездочкой 13 распределительного вала и звездочкой 15 валика привода масляного насоса и распределителя зажигания. При резком изменении частоты вращения коленчатого вала появляются колебания ветви цепи, для гашения которых служит пластмассовая колодка 14 (успокоитель). С противоположной стороны колодки 14 размещается башмак 11 натяжного устройства. Один конец башмака закреплен на оси, а другой соединяется с регулировочным механизмом 10, прижимающим башмак к цепи. Цепь натягивают при помощи гайки 9 регулировочного механизма.

В двигателях переднеприводных легковых автомобилей ВАЗ-2108 «Спутник», ВАЗ-2109 и других привод газораспределительного механизма состоит из двух зубчатых шкивов, установленных на коленчатом и распределительном валах, натяжного ролика и зубчатого ремня. Этим же ремнем приводится во вращение и шкив насоса охлаждающей жидкости.

Основной особенностью такого привода является зубчатый эластичный ремень с зубьями полукруглой формы. Его изготавливают из маслостойкой резины, армированной кордом из стекловолокна. Зубья для повышения износостойкости покрыты эластичной тканью.

3.3. Детали клапанного привода

В газораспределительном механизме с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала клапаны имеют привод через передаточные детали (толкатели, штанги

и коромысла).

Толкатели. Они предназначены для передачи усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. Изготавливают их из стали или чугуна. Толкатели (рис. 3.6) бывают цилиндрические и рычажно-роликовые. В дизелях ЯМЗ-236М2 и -238М2 применяют рычажно-роликовые толкатели качающегося типа (рис. 3.6, а), установленные на оси 1 над распределительным валом. Ролик 2 толкателя 3 опирается на кулачок распределительного вала. Ось ролика вращается на игольчатых подшипниках, поэтому при перекатывании ролика по кулачку трение скольжения заменяется трением качения, что повышает срок службы толкателя. Сверху на толкатель опирается штанга 4.

В дизелях ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и КамАЗ-740, Д-245.12 применяют цилиндрические толкатели 7(рис. 3.6, б), установленные в специальных отверстиях —-направляющих. В дизеле КамАЗ-740 применяют съемные направляющие. Внутренняя полость толкателя имеет сферическую поверхность 8 под штангу и отверстие 9 для слива масла. Для повышения работоспособности торцовую поверхность 10 стальных толкателей в месте соприкосновения с кулачком наплавляют специальным износостойким чугуном.



Рис. 3.6. Детали привода клапанов дизелей:

а — ЯМЗ; б — КамАЗ; 1 — ось; 2 — ролик; 3, 7 — толкатели; 4 — штанги; 5 —

регулировочный винт; 6 — коромысло; 8 — сферическая поверхность под штангу; 9 — отверстие для слива масла; 10 — наплавленная поверхность толкателей;



11 — наконечник; а и b — плечи коромысла
Штанги. Для передачи усилия от толкателей к коромыслам служат штанги, которые изготавливают из стального прутка с закаленными концами (двигатели ЗИЛ-508) или стержня из алюминиевого сплава (двигатели ЗМЗ-511 и -4022) со стальными сферическими наконечниками.

В дизелях ЯМЗ и КамАЗ, Д-245.12 штанги 4 (см. рис. 3.6, б) делают обычно из стальной трубки.

На концах штанг напрессовывают стальные сферические наконечники 11, которыми они с одной стороны упираются в сферические поверхности регулировочных винтов 5 (см. рис. 3.6, а), ввернутых в коромысла 6, а с другой — в толкатели.

Коромысла. Для передачи усилия от штанги к клапану служит коромысло, представляющее собой неравноплечий рычаг, изготовленный из стали или чугуна. Плечо а коромысла примерно в 1,5 раза больше плеча Ь. Наличие длинного плеча коромысла не только уменьшает ход толкателя и штанги, но и снижает силы инерции, возникающие при их движении, что способствует повышению долговечности деталей привода клапанов.

Коромысла карбюраторных двигателей расположены на общей полой оси 13 (см. рис. 3.4), в конце которой запрессованы заглушки, что позволяет подводить масло к бронзовым втулкам коромысел и сферическим наконечникам регулировочных болтов 15. Оси 13 в сборе с коромыслами устанавливают на каждой головке цилиндра с помощью стоек 16. На дизелях оси коромысел выполнены как одно целое со стойками и каждое коромысло качается на своей оси.



Клапаны. Открытие и закрытие впускных и выпускных каналов, соединяющих цилиндры с газопроводами системы питания, "4 происходят при помощи клапанов. Клапан (рис. 3.7, а) состоит из плоской головки 16 и стержня 1, соединенных между собой плавным переходом. Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают значительно больше, чем диаметр выпускного.

Так как клапаны работают в условиях высоких температур, их изготавливают из высококачественных сталей. Впускные клапаны делают из хромистой стали, выпускные — из жаростойкой, так как последние соприкасаются с горячими отработавшими газами и нагреваются до температуры 600...800 °С. Высокая температура нагрева клапанов вызывает необходимость установки в головке цилиндров специальных вставок 15 из жаропрочного чугуна, которые называются седлами. Применение вставных седел повышает срок службы головки цилиндров и клапанов.

Для плотного прилегания к седлам рабочие поверхности головок клапанов делают коническими, в виде тщательно обработанных фасок (под углами 45 или 30°).

Стержни 1 клапанов имеют цилиндрическую форму. Они перемещаются в чугунных или металлокерамических направляющих втулках 2, запрессованных в головку блока. На конце стержня проточены цилиндрические канавки под выступы конических сухариков 10, которые прижимаются к конической поверхности тарелки 9 под действием пружины 8.

В дизелях ЯМЗ, КамАЗ и двигателях автомобилей ГАЗ, «Москвич», ВАЗ для улучшения резонансной характеристики и повышения работоспособности газораспределительного механизма клапаны прижимаются к седлам не одной, а двумя пружинами. В этом случае направление витков пружин делается различным, чтобы при поломке одной из пружин ее витки не попали между витками другой и не нарушилась безотказная работа клапанного механизма.

На впускных клапанах под опорные шайбы или в верхней части направляющих втулок (у двигателей ЗИЛ, КамАЗ, ЗМЗ) устанавливают резиновые манжеты или колпачки 7 (см. рис. 3.1), которые при открытии клапанов плотно прижимаются к его стержню и направляющей втулке, вследствие чего устраняется возможная утечка (подсос) масла в цилиндры через зазор между втулкой и стержнем клапана (при такте впуска).



Рис. 3.7. Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-431410 с механизмом вращения:



а — выпускной клапан, установленный на головке цилиндров; б, в — соответственно начальное и конечное рабочие положения механизма вращения клапана; 1 — стержень клапана; 2 — направляющая втулка; 3 — замочное кольцо; 4 — корпус механизма вращения; 5 — шарики; 6 — опорная шайба; 7— замочное кольцо; 8 — пружина; 9 — тарелка; 10 — сухарики; 11 — дисковая пружина; 12 — возвратная пружина; 13 — металлический натрий; 14 — головка цилиндров; 15 — седло; 16 —головка лапана

В двигателях ЗИЛ-508 и -511 для лучшего отвода теплоты от выпускных клапанов введено натриевое охлаждение. С этой целью клапан делают полым и его полость заполняют на 3/4 объема металлическим натрием 13 (см. рис. 3.7, а). Натрий имеет высокую теплопроводность и плавится при температуре 98 °С. Во время работы двигателя расплавленный натрий омывает внутреннюю полость клапана, при этом теплота от его головки передается к стержню и через направляющую втулку и головку цилиндров отводится к охлаждающей жидкости.

В клапанном приводе двигателей ЗМЗ (см. рис. 3.1), кроме сухариков 10 и тарелки 8 имеется коническая втулка 9, плотно охватывающая сухарики и соприкасающаяся с тарелкой 8узким кольцевым пояском. Вследствие этого уменьшается трение в этом соединении и клапан может проворачиваться под действием усилия, передаваемого через коромысло, что способствует снятию нагара с головки и седла клапана и предотвращает их обгорание.

Для этой же цели выпускные клапаны V-образных карбюраторных двигателей ЗИЛ имеют механизм принудительного вращения. Он состоит из корпуса 4 (см. рис. 3.7, а), который расположен в углублении головки цилиндра 14 на направляющей втулке 2,закрепленной замочным кольцом 3; пяти шариков 5, установленных вместе с возвратными пружинами 12 в наклонных пазах корпуса; опорной шайбы б и конической дисковой пружины 11. Пружина 11 и шайба 6 свободно надеты на выступ корпуса и закреп


лены на нем замочным кольцом 7.

При закрытом клапане, когда усилие пружины 8 невелико (рис. 3.7, б), дисковая пружина 11 выгнута наружным краем вверх, а внутренним упирается в заплечики корпуса 4 механизма вращения. При этом шарики 5 в конических пазах корпуса отжаты возвратными пружинами 12 в крайнее положение.

Когда клапан начинает открываться, усилие пружины 8 возрастает, в результате чего дисковая пружина 11 (рис. 3.7, в) выпрямляется и передает усилие пружины 8 на шарики 5, которые, перекатываясь по наклонным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину 11, опорную шайбу б, клапанную пружину 8 и сам клапан относительно его первоначального положения.

Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины 8 уменьшается. При этом дисковая пружина 11 прогибается до своего исходного положения и освобождает шарики 5, которые под действием возвратных пружин 12 возвращаются в первоначальное положение, подготавливая механизм вращения к новому циклу поворота клапана.

При частоте вращения коленчатого вала около 3000 об/мин частота вращения выпускного клапана достигает 30 об/мин.

Чтобы обеспечить плотное прилегание головки клапана к седлу, необходим определенный тепловой зазор между стержнем клапана и носком (винтом) коромысла. Тепловые зазоры в клапанах изменяются вследствие их нагрева, изнашивания и нарушений регулировок. Когда зазор в клапанах увеличен, они открываются не полностью, в результате чего ухудшается наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания, а также повышаются ударные нагрузки на детали клапанного механизма.

При недостаточном зазоре клапаны неплотно садятся на седла, вследствие чего происходят утечки газов, образование нагара с обгоранием рабочих поверхностей седла и клапана. Из-за неплотной посадки клапанов при такте сжатия рабочая смесь может попадать в выпускной газопровод, а в процессе такта расширения газы, имеющие высокую температуру, могут прорываться во впускной газопровод, вследствие чего в этих газопроводах возможны хлопки или вспышки, что является признаком неплотной посадки клапанов.

Для плотного прилегания головки клапана к седлу тепловой зазор устанавливают между носком коромысла 11 (см. рис. 3.1) и торцом стержня клапана 2 при нижнем расположении распределительного вала (у двигателей ЗИЛ-508, КамАЗ-740, ЗМЗ-511 и др.) или между рычагом 3 (см. рис. 3.2, а) привода впускного клапана 1 и кулачком 4 при верхнем расположении распределительного вала (у двигателя ВАЗ-2105, -2107).



Рис. 3.8. Проверка и регулировка теплового зазора:



1 — коромысло; 2 — контргайка; 3 — регулировочный винт

В двигателях заднеприводных автомобилей ВАЗ тепловой зазор должен составлять 0,15 мм как для впускных, так и для выпускных клапанов. При их регулировке отвинчивают контргайку 61л, вращая регулировочный болт 5, устанавливают указанный зазор между рычагом 3 и кулачком 4 на двигателе в холодном состоянии.

В двигателях переднеприводных автомобилей ВАЗ-2108 «Спутник», -2109 тепловой зазор h (см. рис. 3.2, в) между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами должен составлять (0,2±0,05) мм для впускных клапанов и (0,35±0,05) мм для выпускных клапанов. Комплект регулировочных шайб имеет толщину 3...4,25 мм (с интервалом через каждые 0,05 мм). Толщина шайб маркируется на ее поверхности.

У двигателей УЗАМ-331.10 автомобилей «Москвич-21412» при верхнем расположении распределительного вала тепловой зазор h (см. рис. 3.2, б) устанавливают между наконечником 8 регулировочного болта 5 и торцом стержня впускного клапана 1.

В непрогретых двигателях ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и дизелях ЯМЗ-238М2 зазор впускных и выпускных клапанов должен составлять 0,25...0,30 мм, в дизелях КамАЗ зазор для впускных клапанов составляет 0,25...0,30 мм, а для выпускных — 0,35...0,40 мм.

В этих двигателях для регулировки теплового зазора в клапанах (рис. 3.8) служит регулировочный винт 3 с контргайкой 2, ввернутый в коромысло 1.



3.4. Фазы газораспределения

Под фазами газораспределения понимают моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала. Фазы газораспределения изображаются круговыми диаграммами, их подбирают экспериментальным путем при доводке опытных образцов двигателей.

При рассмотрении рабочих процессов ДВС в первом приближении было принято, что открытие и закрытие клапанов происходят в мертвых точках. Однако в действительности открытие и закрытие клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Это связано с тем, что время, приходящееся на такты впуска и выпуска, очень мало, и при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя оно составляет тысячные доли секунды. Поэтому если открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов будут происходить точно в мертвых точках, то наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания будут недостаточными. В связи с этим моменты открытия и закрытия клапанов в четырехтактных двигателях происходят с определенным опережением или запаздыванием относительно положения поршней в ВМТ и НМТ.

Рис. 3.9. Диаграммы в) фаз газораспределения двигателей и положение поршней (г), соответствующее фазам газораспределения:



а — общая четырехтактного; б — ЗИЛ-508; в — КамАЗ-740; 1 — впускной клапан; 2 — выпускной клапан; а — угол опережения открытия впускного клапана; р _ уГол запаздывания закрытия впускного клапана; у — угол опережения открытия выпускного клапана; 5 — угол запаздывания закрытия выпускного клапана
Из общей круговой диаграммы фаз газораспределения (рис. 3.9, я) видно, что при такте впуска впускной клапан 1 (рис. 3.9, г) начинает открываться с опережением, т.е. до подхода поршня в ВМТ. Угол а опережения открытия впускного клапана для двигателей различных моделей составляет 10... 32°. Закрывается впускной клапан с запаздыванием после прохождения поршнем НМТ (во время такта сжатия). Угол (5 запаздывания закрытия впускного клапана в зависимости от модели двигателя составляет 40...85°.

Выпускной клапан 2 (см. рис. 3.9, г) начинает открываться до подхода поршня к НМТ (во время такта рабочего хода). Угол у опережения открытия выпускного клапана для различных двигателей составляет 40...70°. Закрывается выпускной клапан после Прохождения поршнем ВМТ (во время такта впуска); Угол 8 запаздывания закрытия выпускного клапана составляет 10,..50°,

Углы опережения и запаздывания, а следовательно, и время открытия клапанов тем больше, Чем выше частота вращения коленчатого вала, при которой развивается максимальная мощность двигателя. Правильность установки газораспределения определяется точным зацеплением зубчатых колес (см. рис. 3.5) по имеющимся на них меткам или расположением метки на ведомой звездочке (двигатели ВАЗ-2106) напротив установочного прилива на корпусе подшипников распределительного вала.

Общая круговая диаграмма показывает, что в определенный период времени одновременно открыты впускной и выпускной клапаны. Угловой интервал (а + 5) вращения коленчатого вала, при котором оба клапана открыты, называется перекрытием клапанов, которое необходимо для своевременной и качественной очистки цилиндров от продуктов сгорания.

Из диаграммы фаз газораспределения двигателя ЗИЛ-508 (рис. 3.9, б) видно, что впускной клапан открывается за ЗГ до прихода поршня в ВМТ, а выпускной клапан закрывается при угле 47° поворота коленчатого вала после прохождения ВМТ, следовательно, угол перекрытия клапанов составляет 78°. Открытие выпускного клапана происходит с опережением на 67° до прихода поршня в НМТ, а закрытие выпускного клапана — с запаздыванием на 83° после прохождения поршнем НМТ. Таким образом, общая продолжительность открытия каждого клапана составляет 294° по углу поворота коленчатого вала двигателя.

Рассмотренные фазы газораспределения двигателя ЗИЛ-508 получены при зазоре в обоих клапанах 0,3 мм (между носком коромысла и торцом стержня клапана). При уменьшении зазора продолжительность открытия впускного и выпускного клапанов возрастает, а при увеличении зазора — уменьшается.



Контрольные вопросы

  1. Каково назначение газораспределительного механизма? Из каких деталей и узлов он состоит?

  2. Почему распределительный вал вращается в два раза медленнее коленчатого вала?

  3. Как устроен распределительный вал V-образного двигателя?

  4. В чем сущность верхнего и нижнего расположений распределительных валов?

  5. Для чего необходим зазор в клапанах и как он регулируется?

  6. Каковы назначение, устройство и принцип работы гидротолкателя?

  7. Для чего необходим механизм вращения выпускных клапанов и как он устроен у. двигателя ЗИЛ-508?

  8. Что понимается под фазами газораспределения и перекрытием клапанов?




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница