Газораспределительный механизм и принципы его работы

3

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

На тему: «Газораспределительный механизм »

СОДЕРЖАНИЕ

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ

МЕХАНИЗМЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

ИХ ДЕТАЛЕЙ

ДЕТАЛИ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА

МЕХАНИЗМ ВРАЩЕНИЯ КЛАПАНА

ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ

Газораспределительный механизм служит для открытия и закрытия клапанов, что позволяет наполнять цилиндры двигателя горючей смесью (карбюраторные двигатели) или воздухом (дизели), выпускать отработавшие газы и наделено изолировать камеру сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

МЕХАНИЗМЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИХ ДЕТАЛЕЙ

Четырехтактные автомобильные двигатели имеют клапанные механизмы Газораспределения, в которых впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов происходит при помощи впускных и выпускных клапанов. В двух-тактных двигателях газораспределение осуществлено при помощи шатунно-кривошипного механизма или смешанной системы.

В зависимости от расположения клапанов различают газораспредели-тельные механизмы с нижними клапанами (рис. 1, а), расположенными в блоке цилиндров, и с верхними клапанами, размещенными в головке блока (рис. 1, б и в). При размещении клапанов в головке блока камера сгорания имеет наиболее рациональную форму и меньшую поверхность теплоотдачи, что благоприятно отражается на рабочем цикле: улучшается наполнение цилиндров горючей смесью или воздухом; удобнее регулировать клапаны. Однако такой газораспределительный механизм сложнее, более металлоемок и дороже, чем механизм с нижними клапанами. В карбюраторных дви-гателях» применяют оба газораспределительных механизма, а в дизелях только механизм с верхними клапанами.

На большинстве автомобильных двигателей распределительные валы установлены в блоке цилиндров -- нижнее расположение вала (рис. 1 а, и б). Распределительные валы устанавливают и на головках блока {рис. 1, в) -- верхнее расположение вала (двигатели автомобилей Москвич-2140», «Жигули» и др.). В этом случае газораспределительный механизм проще, но имеет довольно сложный цепной привод. Обычно газораспределительный механизм приводится в движение от коленчатого вала через соответствующие шестерни. При вращении распределительного вала кулачок 10 (см. рис. 1, а) набегает на толкатель 9, который поднимается вверх и регулировочным болтом 7 нажимает на стержень клапана 2. Головка клапана отходит от седла /, и цилиндр соединяется с впускным или выпуск-ным трубопроводом. Пружина 4 клапана сжимается. После наполнения или счистки цилиндра кулачок выходит из-под толкателя, и клапан под дей-ствием пружины опускается на седло. Клапан передвигается в направля-ющей втулке 5, запрессованной в блок цилиндров. Пружина одним концом опирается на тарелку 6, соединенную с клапаном при помощи сухарей 5, а другим -- в кольцевую проточку блока цилиндров. Положение регули-ровочного болта в толкателе фиксируется контргайкой 8 (двигатели автомобилей ЗИЛ-130К и ГАЗ-52-04).

Во время такта сжатия и рабочего хода -клапан 16 |рис. 1, б) неподвижен а под действием пружины 19 плотно прижат к седлу 15.

Рис. 1. Газораспределительные механизмы:

а - с нижним расположением клапанов к распределительного вала; б -- с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала; в -- с верхним расположением клапанов и распределительного вала; 1, 15 и 39 -- седла клапанов; 2, 16 и 35 -- клапаны; 3, 17 и 38 -- направ-ляющие втулки; 4 и 19 -- пружины; 5 и 13 -- сухари; 6 и 12 -- тарелки пружин клапанов; 7 -- регу-лировочный болт; 8, 22 и 33 -- контргайки; 9 и 27 -- толкатели; 10, 25 и 29 -- кулачки распределитель-ных валов; 11 -- маслоотражательный колпачок клапана; 14 -- свеча зажигания; 18 -- опорная шайба; 20 -- крышка головки блока; 21 и 30 -- коромысла; 23 и 52 -- регулировочные винты; 24 и 51 -- оси коромысел;. 25 - штанга; 26 - блок цилиндров; 54 -- наконечник; 55 - внешняя пружина; 37 - внутренняя пружина

При вращении распределительного вала кулачок 23 набегает на толкатель 27 и поднимает его вместе со штангой 25 вверх. Штанга поворачивает на оси 24 коромысло 21, которое нажимает на стержень клапана. Вследствие этого клапан опускается вниз и цилиндр двигателя соединяется с впускным или выпускным трубопроводом. При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок выходит из-под толкателя 27, и клапанный механизм под действием пружины возвращается в первоначальное положение. Толкатель, перемещающийся в отверстии блока 26 цилиндров, опускается вниз. В короткое плечо коромысла ввернут регулировочный винт 23, имеющий контргайку 22. Клапан с пружиной 19 соединяется при помощи тарелки 12 и сухарей 13. Пол нижний конец пружины установлена опорная шайба 18.

При вращении распределительного вала, установленного на головке блока (рис. 1 в), кулачок 29 набегает на плечо коромысла 30, и оно пово-рачивается на оси 31. Наконечник 34 регулировочного винта 32 нажимает на стержень клапана 55, пружины 36 и 37 сжимаются, и клапан откры-вается. После выхода кулачка из-под коромысла клапан под действием пру-жин плотно садится на седло 9.

ДЕТАЛИ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА

Распределительные шестерни. Распределительный вал приводится во вращение шестернями (рис. 2 а, б и в), реже цепью (рис. 2, г). Отечественные карбюраторные двигатели, за некоторым исключением, имеют шестеренный привод распределительного вала, состоящий, как правило, из двух шесте-рен. Одна шестерня установлена на коленчатом валу, а другая -- на рас-пределительном. Обе шестерни имеют косые зубья для плавного зацепления и уменьшения шума при работе. С этой же целью шестерни распределитель-ных валов двигателей автомобиля ГАЗ изготовляют из текстолита. Распре-делительные шестерни, установленные на коленчатых валах, делают из стали или легированного чугуна. Дизель автомобиля КамАЗ-5320 (рис. 2, в) имеет пять распределительных шестерен, расположенных в задней части блока цилиндров»

При вращении шестерни 20 (рис. 2, г) в движение приходит бесконеч-ная цепь, приводящая в действие распределительный вал и масляный насос (двигатель автомобиля «Жигули»). При эксплуатации автомобиля цепь постепенно изнашивается и вытягивается. Натяжной механизм позволяет своевременно подтягивать цепь, а успокоитель 26 -- гасить ее колебания.

Рис. 2. Приводы газораспределительного механизма:

а --дизеля ЯМЗ-236; б -- двигателей автомобилей ЗИЛ-130, ГАЗ-53А и др.; в -- дизеля автомобиля КамАЗ-5320; г -- двигателя автомобиля ВАЗ-2106 «Жигули»; 1 и 27 -- шестерни привода масляного насоса; 2, 14 я 15 -- шестерни промежуточные; 3, 10, 13 и 20 -- распределительные шестерни колен-чатого вала; 4, 7 и 11 -- метки; 5, 12, 16 и 25-- шестерни распределительного вала; 6 и 17 -- шестерни привода топливного насоса; 8 -- шестерня привода вентилятора; 9 -- ведомая шестерня привода топлив-ного насоса; 18 -- шестерня привода насоса гидроусилителя руля; 19 -- шестерня привода компрес-сора; 21 = ведомая ветвь цепи; 22 -- башмак натяжного механизма; 23 -- натяжной механизм; 24 -- распределительный вал; 26 _=- успокоитель; 28 = ведущая ветвь цепи

В четырехтактном двигателе за рабочий цикл в каждом цилиндре по одному разу должны открываться и закрываться впускной и выпускной клапаны, т. е. распределительный вал должен сделать один оборот, а колен-чатый вал -- два. Для этого шестерня распределительного вала, если при-вод состоит из двух шестерен, имеет в 2 раза больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала. При сборке двигателя необходимо по меткам соединять шестерни, установленные на коленчатом и распределительном валах, а при сборке дизеля также и шестерни привода топливного насоса.

Распределительный вал. Для своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов на распределительном валу имеются ку-лачки. Закрытие и открытие клапанов обеспечивается распределительным валом и пружинами клапанов. Распределительный вал 1 (рис. 3) вместе с кулачками 5

Рис.3. Распределительный вал дизеля ЯМЗ-236 и сопрягаемые с ним детали:

1 - распределительный вал; 2--шестерня распределительного вала; 3 -- ведущая шестерня привода топливного насоса; 4 --упорный фла-нец; 5 -- передняя опорная втулка; 6 -- зад-няя опорная втулка; 7 -- опорные шейки; 8 -- кулачки распределительного вала; 9 -- шпонка штампуют из стали (двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ЗИЛ-130, МАЗ-5335, КамАЗ-5320 и др.) или отливают из серого чугуна (двигатели автомобилей «Москвич» и «Жигули»).

У четырехцилиндрового двигателя распределительный вал имеет восемь кулачков, у шестицилиндрового -- двенадцать, у восьмицилиндрового -- шестнадцать, т. е. по два кулачка на цилиндр. Каждый кулачок управляет одним клапаном -- впускным или выпускным.

На распределительном валу могут находиться также шестерня привода распределителя зажигания и масляного насоса (двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130) и эксцентрик привода топливного насоса. Эксцентрик может быть изготовлен как одно целое с распределительным валом или при-вернут к нему болтом (двигатель автомобиля ГАЗ-53А). Рабочие поверх-ности кулачков, опорных шеек, эксцентриков и шестерен стальных распре-делительных валов подвергают термической обработке и шлифованию для увеличения их надежности и износостойкости. У чугунных валов для этих же целей кулачки и опорные шейки отбеливают.

В качестве подшипников для распределительного вала чаще всего при-меняют запрессованные в блок цилиндров втулки, залитые антифрикцион-ным сплавом. Диаметры опорных шеек распределительного вала обычно одинаковые (двигатели автомобилей ГАЗ-53А и ЗИЛ-130), но бывают и раз-ные для облегчения сборки (автомобиль ГАЗ-24 «Волга»).

Наличие на распределительном валу шестерни с косыми зубьями при-водит к возникновению силы, стремящейся сдвинуть вал вдоль его оси. Распределительный вал двигателей автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53А,

ЗИЛ-130 и МАЗ от осевых перемещений удерживается упорным фланцем 4 (рис. 3) или 3 (рис. 4), установленным с зазором между ступицей шестерни 10 и торцом передней опорной шейки вала 4. Зазор обеспечен тем, что тол-щина упорного фланца меньше толщины распорного кольца 5 на 0,1 -- 0,2 мм (двигатели автомобилей ГАЗ-53А и ГАЗ-24 «Волга») или на 0,08--0,208 мм (двигатель автомобиля ЗИЛ-130). Упорный фланец стальной; рабочие поверхности его термически обработаны и фосфатированы для улучшения приработки. Фланец прикреплен двумя болтами 2 к передней стенке блока цилиндров. Корпус заднего подшипника (дизель автомобиля КамАЗ-5320) имеет фланец, который исключает осевые смещения распределительного вала. Шестерня 10 установлена на распределительном валу 4 на шпонке 9, Смещение шестерни исключено установкой болта 8, ввернутого в торец распределительного вала.

Рис. 4. Упорный фланец распредели-тельного вала:

I -- крышка распределительных ше-стерен; 2 и 8 -- болты; 3 -- упорный фланец; 4 -- распределительный вал; 5 -- распорное кольцо; 6 --- втулка подшипника распределительного вала; 7 -- шайба; 9 -- шпонка; 10 - шестерня

Толкатели. Усилия от кулачка распре-делительного вала к клапану или штанге передает толкатель, изготовленный из стали или чугуна. Рабочую поверхность толкате-лей для повышения их долговечности за-каливают и шлифуют. Износ снижается, если толкатели чугунные, а распределитель-ный вал стальной. Если толкатель и вал стальные, то на тарелку толкателя напла-вляют отбеленный чугун. Тарельчатые толкатели (рис. 5, а) получили распространение на двигателях с нижним расположением 'клапанов. Кольцевая канавка на наружной поверхности толкателя необходима для

Рис. 5. Толкатели:

а -- тарельчатый со сферической опорной поверхностью; б - цилиндрический (поршневой); в - роли-ковый; / и 10 -- распределительные валы; 2 и 9 -- кулачки; 3, 7 и 12 -- толкатели; 4 -- регулировоч-ный болт; 5 -- контргайка; 6 -- штанга; 8 -- отверстие для стока масла; 11 -- пята; 13 -- ролик; 14 - игольчатый подшипник; 15 -- ось ролика; 16 -- втулка; 17 - вилка толкателя

Смазки пары толкатель -- отверстие в блоке цилиндров. В толкатель 3 ввернут регулировочный болт 4 с контргайкой 5. На двигателях с верхним расположением клапанов (автомобили ГАЗ-53А, ГАЗ-24 «Волга», ЗИЛ-130 и др.) применяют цилиндрические толкатели (рис. 5, б) с одним или двумя отверстиями для слива масла. Рабочую поверхность толкателя, соприкасающуюся с кулачком распределительного вала, обрабатывают по сфере. Поверхности толкателя и кулачка изнашиваются меньше и равномернее, если толкатель может повертываться при набегании кулачка. Вращение толкателя достигается благодаря смещению от его оси точки касания с кулачком. Кулачок распределительного вала имеет небольшую конусность, если толкатель обработан по сфере. Толкатели размещают в отверстиях, выполненных в блоке цилиндров или в нижней стенке клапанной коробки.

Рис. 6. Газораспределительные механизмы:

а - дизеля ЯМЗ-236; б -- дизеля автомобиля КамАЗ-5320; 1 -- средняя ось толкателей; 2 -- рас-порная втулка; 3 -- крайняя ось толкателей; 4 и 25 -- толкатели; 5 -- промежуточная втулка оси толкателей; 6 и 31 -- штанги; 7 и 26 -- регулировочные винты коромысел; 8 и 28 -- коромысла; 9 и 27 -- контргайки; 10 -- стопорное пружинное кольцо; 11 -- упорная шайба; 12 -- выпускной клапан; 13 -- сухарь тарелки; 14 -- втулка; 15 -- тарелка пружины; 16 -- болт; 17 -- ось коромысла; 18 -- наружная пружина клапана; 19 -- внутренняя пружина клапана; 20 -- шайба; 21 -- впускной кла-пан; 22 -- пробка; 23 - задняя втулка оси толкателей; 24 -- наплавка; 29 -- бронзовая втулка; 30 - верхний наконечник; 32 -- нижний наконечник

В дизеле ЯМЗ-236 подвесные роликовые толкатели 12 (рис. 6 а) сво-бодно установлены на разрезной оси, расположенной на четырех опорах над распределительным валом. Ось 15 ролика 13 вращается в игольчатых под-шипниках 14_У установленных в вилке 17 толкателя. Ролик перекатывается по кулачку распределительного вала, следовательно, трение скольжения заменено трением качения. Сверху в толкатель запрессована стальная пята 11 со сферической поверхностью, на которую опирается пустотелая штанга, передающая движение коромыслу.

Штанги. Усилие от толкателя к коромыслу передают штанги. Их изго-товляют из дюралюминиевого прутка (двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53А), стального прутка с закаленными концами (двигатель автомобиля ЗИЛ-130) или стальной трубки (двигатель ЯМЗ-236, дизель автомобиля КамАЗ-5320 и др.). На концы штанг 6 (рис. 6, а) напрессовывают стальные, термически обработанные наконечники для шарнирного соединения с толкателем и регулировочным винтом коромысла. Верхний конец штанги движется не прямолинейно, а описывает дугу, радиус которой равен малому плечу коромысла.

Коромысла. Усилие от штанги к клапану передает коромысло, которое представляет собой стальной неравноплечий рычаг: длинное плечо распо-ложено над клапаном, а короткое -- над штангой. В коротком плече есть отверстие, в которое ввернут регулировочный винт 7 (рис. 6, а), удерживае-мый от самоотвертывания контргайкой 9. При работе двигателя штанга нажи-мает на короткое плечо коромысла, а его длинное плечо нажимает на стер-жень клапана. Для уменьшения хода толкателя и штанги, а также снижения сил инерции коромысло выполняют неравноплечим. Поверхность конца (носка) коромысла, соприкасающуюся со стержнем клапана, и поверх-ность регулировочного винта, соприкасающуюся с наконечником штанги, термически обрабатывают и шлифуют для повышения их надежности и изно-состойкости. В отверстие ступицы коромысла запрессовывают бронзовую втулку (двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, КамАЗ-5320 и др.) с кольцевой канавкой на внутренней поверхности для рас-пределения масла и подачи его к регулировочному винту. В коротком плече коромысла есть отверстие, по которому поступает масло к винту 7. Винт имеет кольцевую канавку и канал, подводящий масло к наконечнику штанги.

В головку блока ввернуты шпильки, на которых установлены стойки и ось с коромыслами. От продольного смещения по оси коромысла удержи-ваются распорными пружинами, прижимающими их к стойкам и стопорным кольцам. На дизеле ЯМЗ-236 и на дизеле автомобиля КамАЗ-5320 оси 17 коромысел выполнены как одно целое со стойками. Каждое коромысло ка-чается на отдельной оси. От бокового смещения коромысло удерживается упорной шайбой // и стопорным пружинным кольцом 10.

Клапаны. Назначение клапана -- открывать и закрывать впускное или выпускное отверстие, расположенное в головке блока (механизм с верхним расположением клапанов) или в блоке цилиндров (механизм с нижним расположением клапанов). Основными частями клапана являются головка и стержень. Клапан должен надежно изолировать цилиндр во время тактов сжатия и рабочего хода от впускного или выпускного трубопровода, и оказы-вать в открытом положении возможно меньшее сопротивление движению газов. Плавный переход от головки клапана к его стержню уменьшает сопро-тивление клапана при обтекании его газами. Чтобы клапан плотно приле-гал к седлу, на его головке делают фаску, которую шлифуют и притирают к фаске седла. Головки впускного и выпускного клапанов могут быть как одинакового диаметра, так и различного. Обычно головку впускного клапана делают большего диаметра для улучшения наполнения цилиндра. Например, размеры клапанов двигателя автомобиля ГАЗ-53А: диаметр головки впуск-ного клапана 47 мм, а выпускного 36 мм.

Клапаны работают при высокой температуре и подвергаются разъеда-ющему действию газов. Поэтому металл, применяемый для их изготовления, должен хорошо противостоять коррозии и истиранию. Этим требованиям удовлетворяет высоколегированная сталь,

Если клапан закрыт, то между концом го стержня и регулировочным болтом толкателя или между концом стержня клапана и концом коромысла должен быть определенный тепловой зазор. В двигателях с нижним распо-ложением клапанов для их нормальной работы устанавливают соответству-ющий тепловой зазор регулировочным болтом, ввернутым в толкатель. В двигателях с верхним расположением клапанов для регулировки теплового зазора служит винт, ввернутый в короткое плечо коромысла. Тепловой зазор для впускных и выпускных клапанов у холодных двигателей автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, МАЗ-5335 и др. равен 0,25 -- 0,30 мм.

Если тепло-вые зазоры увеличиваются, то клапаны начинают стучать и ухудшается наполнение цилиндров свежим зарядом смеси и их очистка от отработавших "азов. При уменьшении тепловых зазоров клапаны неплотно прилегают к седлам и их фаски обгорают. Мощность двигателя в обоих случаях снижается и нарушаются также фазы газораспределения.

Рис. 7. Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-130 с механизмом вращения:

а - выпускной клапан и механизм вращения; б, в и г-- соответственно начальное, рабочее и конечное положения механизма вращения; 1 -- выпускной клапан; 2 -- корпус специального механизма; 3 -- шарик; 4 -- опорная шайба; 5 -- замковое кольцо; 6 -- пружина клапана; 7 -- тарелка пружины; 8 -- сухарь; 9 -- дисковая пружина; 10 -- возвратная пружина; 11 -- натриевый наполнитель; 12 -- направляющая втулка; 13 - седло клапана; 14 -- жаростойкая наплавка; 15 - заглушка; 16 -- головка блока

Отработавшие газы вызывают коррозию и повышенный износ седел выпускных клапанов, поэтому седла делают вставными (рис. 7) из жаростой-кого чугуна. Если двигатель имеет газораспределительный механизм с верх-ними клапанами и головку блока, отлитую из алюминиевого сплава, то под все клапаны в головке блока запрессовывают седла из жаростойкого чугуна (двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, КамАЗ-5320 и др.)- У дизеля ЯМЗ-236 под выпускные клапаны также запрессованы седла.

Стержень клапана перемещается в направляющей втулке, обеспечива-ющей посадку клапана на седло без перекоса. В большинстве двигателей применены пористые металлокерамические втулки 12, обладающие хоро-шими антифрикционными свойствами. Стержни клапанов дизеля автомо-биля КамАЗ-5320 на длине 120 мм от торца графитизированы. Все эти техно-логические и конструктивные мероприятия повышают надежность клапан-ного механизма. На конце стержня клапана есть выточка для соединения с пружиной 6 (постоянно находящейся в сжатом состоянии) с клапаном при помощи сухарей 8 и тарелки 7. Пружина клапана способствует его плотной посадке на седло и прижимает толкатель к кулачку распределительного вала. Пружина 6 имеет постоянный шаг. Для повышения надежности дви-гателя автомобиля ГАЗ-24 «Волга» пружина изготовлена из высокопрочной пружинной проволоки, термически обработана и имеет переменный шаг витков, что предотвращает вибрацию клапана при большой частоты вращения коленчатого вала. Конец пружины с меньшим шагом обращен вниз в сторону головки клапана. Иногда на клапан ставят не одну пружину, а две с разным направлением навивки, чтобы исключить заклинивание (дизели ЯМЗ-236 и автомобиля КамАЗ-5320). При наличии двух пружин уменьшается их длина, повышается надежность двигателя (при поломке одной пружины клапан будет удерживаться другой) и улучшается резонансная характери-стика клапанного механизма.

В соединение клапана с пружинами при помощи сухарей и тарелки введена коническая втулка, плотно охватывающая сухари. Тарелка опирается на торец конической втулки, а во фланец тарелки упираются одна или две пружины. При таком соединении клапана с пружинами уменьшаются силы трения между ними, и клапан может повертываться во время работы двигателя. Вследствие этого значительно возрастает срок службы клапана, его седла и направляющей втулки, так как уменьшается односторонний износ этих деталей (дизели ЯМЗ-236 и автомобиля КамАЗ-5320, двигатель автомобиля ГАЗ-53А и др.)- На стержень впускного клапана (двига-тель автомобиля ГАЗ-24 «Волга») надевают колпачок из маслостойкой резины, что устраняет возможный подсос масла (при тактах впуска) в камеру сгора-ния через зазор между втулкой и стержнем. Для этих целей на верхней части направляющей втулки (дизель автомобиля КамАЗ-5320) установлена уплотнительная манжета.

Выпускной клапан / имеет жаростойкую наплавку 14 на фаске, несмотря на то, что он изготовлен из жаростойкой стали (двигатель автомобиля ЗИЛ-130). В стержне выпускного клапана просверлено глухое отверстие, заполненное наполовину или на две трети натриевым наполнителем // (двигатели автомобилей ЗИЛ-130 и ГАЗ-53А) и закрытое заглушкой 15. Во время работы двигателя натрий плавится (температура его плавления 98° С) и превращается в жидкость. При возвратно-поступательном движении клапана в направляющей втулке 12 натрий перемещается, омывает головку клапана и отводит от нее тепло к стержню и втулке. При охлаждении клапана повышается надежность его работы, а следовательно, и двигателя.

МЕХАНИЗМ ВРАЩЕНИЯ КЛАПАНА

Для повышения надежности выпускных клапанов применяют специальные устройства для их провертывания. При этом устраняется возможность образования нагара на рабочей фаске выпускного клапана. Во время работы выпускной клапан принудительно повертывается специальным механизмом, корпус которого расположен в головке блока. В корпусе 2 по окружности расположено пять наклонных углублений для шариков 3 с возвратными пружинами 10. На верхнюю часть корпуса надеты с зазором дисковая пружина 9 и опорная шайба 4. Пружина 6 клапана одним концом опирается на тарелку 7, а другим -- на опорную шайбу 4. Если клапан закрыт, то усилие пружины 6 через шайбу 4 передается дисковой пружине 9 и шарикам 3. Внутренней кромкой дисковая пружина 9 опирается на заплечики корпуса, а на ее наружную кромку действует пружина 6 клапана через опорную шайбу 4.

При открытии клапана пружина 6 сжимается, и сила, передаваемая дисковой пружине 9, возрастает. Пружина 9 распрямляется, и между вну-тренней ее кромкой и заплечиками корпуса появляется зазор. После выпрям-ления дисковой пружины на шарики передается усилие двух пружин. Ша-рики, перекатываясь по наклонным углублениям корпуса, сжимают возврат-ные пружины 10, повертывая (за счет трения) дисковую пружину вместе с опорной шайбой, которая в свою очередь вызывает поворот пружины 6 одновременно с клапаном. Во время закрытия клапана пружина 6 разжи-мается, сила давления уменьшается и прогиб дисковой пружины 9 возрастает. Дисковая пружина 9 внутренней кромкой снова опирается на запле-чики корпуса и освобождает шарики, возвращающиеся в исходное положение под действием возвратных пружин 10.

ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

При рассмотрении рабочих циклов двигателей условно было принято, что открытие и закрытие клапанов происходит в момент нахождения поршня соответственно в в: м. т. или в н. м. т. В действительности моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Клапаны открываются и закрываются с некоторым, иногда очень значитель-ным, опережением или запаздыванием, что необходимо для улучшения на-полнения цилиндров чистым воздухом (дизели) или горючей смесью (карбю-раторные двигатели) и лучшей очистки их от отработавших газов. Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах поворота коленча-того вала по отношению к соответствующим мертвым точкам, называют фазами газораспределения и изображают в виде круговых диаграмм (рис. 8).

Рис. 8. Диаграммы фаз газораспределения:

а -- общая диаграмма фаз четырехтактного двигателя; б -- диаграмма фаз двигателя автомобиля ЗИЛ-130; в -- диаграмма фаз дизеля автомобиля КамАЗ-5320; О -- центр вращения вала

Рассмотрим общую диаграмму фаз газораспределения четырехтактного двигателя (рис. 8, а). Впускной клапан (точка /) открывается с опереже-нием (угол а), т. е. до прихода поршня в в. м. т. Вследствие этого в начале движения поршня вниз впускной клапан будет уже открыт на значительную величину, и наполнение цилиндра (благодаря разрежению) воздухом или горючей смесью улучшится. Впускной клапан (точка 2) закрывается с за-паздыванием (угол б), т. е. поршень проходит н. м. т., поднимается вверх, совершая такт сжатия, а клапан в это время еще открыт, и горючая смесь или воздух по инерции заполняют цилиндр.

Выпускной клапан (точка 3) открывается до прихода поршня в и. м. т., т. е. с опережением (угол у). Поршень движется вниз, а отработавшие газы уже начинают выходить из цилиндра, так как давление в нем больше атмо-сферного. Поэтому при движении поршня вверх, во время такта выпуска, меньше затрачивается работы на удаление отработавших газов из цилиндра двигателя. Закрытие выпускного клапана (точка 4) происходит с запазды-ванием (угол (5) -- после перехода поршнем в. м. т. В этом случае исполь-зуется инерция продуктов сгорания и отсасывающее действие потока газов в выпускном трубопроводе.

Таким образом, открытие выпускного клапана с опережением и закры-тие его с запаздыванием улучшает очистку цилиндра от отработавших газов. Анализируя диаграмму, видим, что в течение некоторого периода времени, за который коленчатый вал повертывается на угол, равный сумме углов а + Р, открыты оба клапана (впускной и выпускной). Этот период называют перекрытием клапанов,

Для правильной установки фаз газораспределения распределительные шестерни двигателя необходимо точно соединить по меткам.

Диаграммы фаз газораспределения некоторых отечественных двигателей приведены в табл. 1. Указанные фазы газораспределения являются расчетными и действительны при соответствующих зазорах между стержнем клапана и концом коромысла или между стержнем клапана и регулировочным болтом толкателя. Для двигателя автомобиля ГАЗ-53А этот зазор равен 0,35 мм, а для автомобиля ЗИЛ-130 составляет 0,30 мм.

Таблица 1. Фазы газораспределения автомобильных двигателей