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 двухтактных двигателях газораспределение осуществлено при помощи шатунно-кривошипного механизма или смешанной системы.

В зависимости от расположения клапанов различают газораспределительные 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 двигателях" 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 выпускным трубопроводом. Пружина 4 клапана сжимается. После наполнения или счистки цилиндра кулачок выходит из-под толкателя, и клапан под действием пружины опускается на седло. Клапан передвигается в направляющей 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 регулировочного 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 - направляющие втулки; 4 и 19 - пружины; 5 и 13 - сухари; 6 и 12 - тарелки пружин клапанов; 7 - регулировочный болт; 8, 22 и 33 - контргайки; 9 и 27 - толкатели; 10, 25 и 29 - кулачки распределительных 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 поворачивается на оси 31. Наконечник 34 регулировочного винта 32 нажимает на стержень клапана 55, пружины 36 и 37 сжимаются, и клапан открывается. После выхода кулачка из-под коромысла клапан под действием пружин 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 шестерен. Одна шестерня установлена на коленчатом валу, а другая - на распределительном. Обе шестерни имеют косые зубья для плавного зацепления и уменьшения шума при работе. С этой же целью шестерни распределительных валов двигателей автомобиля ГАЗ изготовляют из текстолита. Распределительные 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".

газораспределительный механизм цилиндр двигатель

При вращении шестерни 20 (рис.2, г) в движение приходит бесконечная 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 коленчатого 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 топливного насоса; 18 - шестерня привода насоса гидроусилителя руля; 19 - шестерня привода компрессора; 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 коленчатый вал - два. Для этого шестерня распределительного вала, если привод 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 кулачки. 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 фланец; 5 - передняя опорная втулка; 6 - задняя 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 привернут к нему болтом (двигатель автомобиля ГАЗ-53А). Рабочие поверхности кулачков, опорных шеек, эксцентриков и шестерен стальных распределительных 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 применяют запрессованные в блок цилиндров втулки, залитые антифрикционным сплавом. Диаметры опорных шеек распределительного вала обычно одинаковые (двигатели автомобилей ГАЗ-53А и ЗИЛ-130), но бывают и разные для облегчения сборки (автомобиль ГАЗ-24 "Волга").

Кривошипно-шатунный механизм