Типы и устройство газораспределительных механизмов
Какое назначение газораспределительного механизма в двигателе?
Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска в цилиндры карбюраторного двигателя горючей смеси или воздуха (в дизельном двигателе) и выпуска отработавших газов из цилиндров в соответствии с протеканием рабочего цикла двигателя.
Какого типа газораспределительный механизм применяется на двигателях современных автомобилей отечественного производства?
На автомобильных двигателях отечественного производства применяется клапанный газораспределительный механизм с нижним или верхним расположением клапанов и установкой распределительного вала в блоке или в головке блока цилиндров. На большинстве двигателей в цилиндре устанавливают по два клапана: впускной, открывающий доступ горючей смеси или воздуха в цилиндр, и выпускной, открывающий выход отработавших газов из цилиндра.
На некоторых двигателях (спортивных, гоночных) автомобилей устанавливают два впускных и один выпускной клапаны, а иногда два впускных и два выпускных клапана. на каждый цилиндр. Управление клапанами осуществляется кулачками распределительного вала, который приводится во вращение от коленчатого вала с помощью шестерен или звездочек с цепным или ременным приводом.
Так как в течение рабочего цикла четырехтактного двигателя каждый из клапанов должен открыться по одному разу, то распределительный вал за два оборота коленчатого вала должен повернуться один раз. Следовательно, передаточное отношение между ними 2 : 1.
Как устроен и работает газораспределительный механизм с нижним расположением клапанов?
Газораспределительный механизм с нижним расположением клапанов (двигатели автомобилей ГАЗ-51, Г АЗ-52-04 и другие) состоит (рис.16) из распределительного вала 4 с кулачками 3 и шестерней 2, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 1, закрепленной на коленчатом валу; толкателей 5 с регулировочным болтом 7 и контргайкой 6; клапана 12 с пружиной 10, сухариками 9 и опорной конической шайбой 8; направляющей клапана 11 и седла клапана 13.
Рис.16. Газораспределительный механизм с нижним расположением клапанов.
Работает такой механизм так. При вращении коленчатого вала крутящий момент от шестерни 1 передается шестерне 2, которая жестко закреплена на распределительном валу и вращает его. Распределительный вал, поворачиваясь, своим кулачком 3 воздействует на толкатель 5 и поднимает его, а он через регулировочный болт 7 воздействует на клапан 12 и открывает его. Пружина 10 при этом сжимается. При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок, поворачиваясь, прекращает воздействовать на толкатель и клапан, а пружина, распрямляясь, закрывает клапан.
Для плотного закрытия клапана необходимо, чтобы между стержнем клапана и толкателем был тепловой зазор, величина которого устанавливается заводом-изготовителем. Обычно он находится в пределах 0,15-0,30 мм для впускного клапана и 0,20-0,40 мм для выпускного.
В процессе эксплуатации двигателя тепловой зазор может изменяться. Поэтому для его регулировки в торец толкателя ввернут, регулировочный болт 7 с контргайкой 6, а на самом толкателе выполнены лыски для удерживания толкателя, от проворачивания при регулировке зазора.
Как устроен газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов?
На большинстве современных автомобильных двигателей применяется газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов. Это позволяет улучшить форму камеры сгорания, лучше наполнить цилиндры горючей смесью или воздухом, повысить степень сжатия и экономичность работы двигателя. Газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов при нижнем расположении распределительного вала (рис.17) состоит из распределительного вала 1 с кулачками 2 и опорными шейками 3; толкателя 4; штанги 5; коромысла 6 с регулировочным винтом 7 и контргайкой 8, установленных на оси 9; деталей 10 крепления пружины на стержне клапана, к которым относятся сухарики 11 с внешней конической поверхностью и внутренним буртиком, коническая втулка 12, опорная шайба 13 и маслоотражательный колпачок 14, изготовленный из маслостойкой резины; пружины 15, стремящейся удерживать клапан в закрытом положении; направляющей втулки 16; клапана 17; гнезда клапана 18.
Рис.17. Газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов.
При сборке пружину сжимают и устанавливают маслоотражательный колпачок 14 (только для впускного клапана), опорную шайбу 13, коническую втулку 12 и сухарики 11 так, чтобы их буртик вошел в кольцевую выточку на стержне клапана. При отпускании пружины она, распрямляясь, давит на коническую поверхность втулки и сухариков, удерживаясь на стержне клапана. Вторым концом пружина упирается в головку блока через опорную шайбу.
Как работает, газораспределительный, механизм с верхним расположением клапанов?
При вращении распределительного вала 1 кулачок 2 воздействует на толкатель 4 и поднимает его, а он через штангу 5 передает усилие на коромысло 6, которое, поворачиваясь на оси 9, вторым своим концом давит на стержень клапана 17 и открывает его. Пружина 15 при этом сжимается.
При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок прекращает воздействовать на толкатель, и пружина, распрямляясь, плотно закрывает клапан в гнезде 18. Для регулировки теплового зазора между стержнем клапана и коромыслом предусмотрен регулировочный винт 7 с контргайкой 8.
В чем особенность расположения деталей газораспределительного механизма V-образных двигателей?
На V-образных двигателях автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, КамАЗ-5320 и других устанавливают один распределительный вал. Толкатели и штанги располагаются наклонно.
Может ли располагаться распределительный вал в головке блока цилиндров?
На двигателях автомобилей ВАЗ, «Москвич-2140» и других распределительный вал распложен непосредственно в головке блока цилиндров и приводится во вращение от коленчатого вала с помощью звездочек и цепи или специального зубчатого ремня. При этом толкатели и штанги отсутствуют, что позволяет увеличить частоту вращения коленчатого вала до 5000 об/мин и более при хорошем наполнении цилиндров горючей смесью.
На рисунке 18 показан газораспределительный механизм двигателя автомобиля «Москвич-2140», в котором клапаны располагаются в два ряда, что способствует лучшей очистке цилиндров от отработавших. газов и более полному их наполнению горючей смесью. Распределительный вал 4 установлен в головке блока на подшипниках и приводится во вращение от коленчатого вала 15 с помощью ведущей 10 и ведомой 13 звездочек, соединенных между собой втулочно-роликовой цепью 14 с натяжным устройством 11 и 12.
Рис.18. Газораспределительный механизм с цепным приводом.
Кулачки распределительного вала при вращении воздействуют непосредственно на коромысло 5 впускного клапана 9 или коромысло 3 выпускного клапана 1, открывая их. Закрываются клапаны с помощью пружин 8. В коромысла ввернуты регулировочные болты с контргайками 7. В нижней части коромысла установлены наконечники 2 из специальной стали для уменьшения износа.
Какие формы камер сгорания применяются на автомобильных двигателях и какое их влияние на рабочий цикл двигателя?
Форма камеры сгорания оказывает существенное влияние на рабочий процесс двигателя, а следовательно, на его мощность и экономичность. На двигателях с нижним расположением клапанов (автомобили ГАЗ-52-04, ЗИЛ-157К и другие) применяется Г-образная камера сгорания (рис. 19, а). В такой камере при сжатии создается интенсивное завихрение горючей смеси, повышающее скорость горения, что снижает появление детонации. Наличие узкой щели (1,5-2,0 мм) между сводом камеры и поршнем 1, когда он находится в ВМТ, способствует охлаждению горючей смеси, наиболее удаленной от свечи 2, что также снижает возможность появления детонации. Однако эта камера сгорания имеет и существенные недостатки: низкую степень сжатия (не более 6,5) и большую поверхность охлаждения, что ведет к усиленной теплоотдаче через стенки, а следовательно, к уменьшению мощности и экономичности двигателя. На последних моделях рядных двигателей с верхним расположением клапанов (автомобили ГАЗ-24 «Волга», ВАЗ, «Москвич-2140» и другие) применяется полусферическая (шатровая) камера сгорания (рис.19, б), а на V-образных двигателях (автомобили ЗИЛ-130, ГАЗ-53А и других) – клиновая (рис. 19, в). Такие камеры имеют минимальную поверхность охлаждения и минимальные тепловые потери, что исключает появление детонации и позволяет повысить степень сжатия. Следовательно, повышается мощность и экономичность таких двигателей.
Рис.19. Формы камер сгорания:
а – Г-образная; б – полусферическая; в – клиновая; г – неразделенная.
На автомобильных дизельных двигателях обычно применяется неразделенная камера сгорания (рис.19, г). При этом головка блока цилиндров плоская, а углубление для камеры сгорания выполнено в днище поршня.
Такая форма камеры сгорания обеспечивает равномерное распыление впрыскиваемого форсункой 3 жидкого топлива, его испарение, смешивание с нагретым воздухом, образование горючей смеси и ее самовоспламенение с минимальными тепловыми потерями, что позволяет получить большую мощность двигателя.
***
Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Газораспределительный механизм»
Неисправности кривошипно-шатунного механизма Фазы газораспределения
Смотрите также: