Глава 8

УСТРОЙСТВО И РАБОТА МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

§ 1. Работа клапанного механизма газораспределения

В четырехтактных двигателях применяются клапанные механиз- мы газораспределения, клапаны которых открывают и закрывают впускные и выпускные отверстия.

Различают два типа клапанных механизмов газораспределения: с подвесными клапанами (рис. 76,а), расположенными в головке ци- линдров, и боковыми клапанами (рнс. 76,6), расположенными в блок- картере.

В двухтактных двигателях газораспределение может осуществлять- ся двумя способами:

1. кривошипно-шатунным механизмом, как показано на рисунке 17;

2. смешанной системой; в этом случае (рис. 19) воздух поступает через окна, открываемые и закрываемые поршнем, а отработавшие га- зы удаляются через клапанное отверстие.

Механизм газораспределения с подвесными клапанами действует следующим образом. Коленчатый вал 39 (рис. 76, а) приводит во вра- щение через шестерни 37, 33 и 32 распределительный вал /. При пово- роте распределительного вала его кулачок своим выступом поднимает толкатель 2. Стержень толкателя движется в блок-картере 4. Вместе с толкателем поднимается штанга 3, которая упирается нижним концом в дно сферической выемки толкателя 2, а верхним — в регулировочный винт 8 коромысла 10. Коромысло, установленное на оси 15, пово- рачивается вокруг своей оси и отжимает клапан 26 вниз. При этом от- крывается отверстие канала в головке цилиндров, а пружины 19 и 20, предварительно сжатые (чтобы удержать клапан в закрытом положе- нии), сжимаются дополнительно. Стержень клапана движется в на- правляющей втулке 22.

Наибольшее открытие клапана происходит тогда, когда толкатель находится на вершине кулачка. При дальнейшем повороте распреде- лительного вала толкатель постепенно опускается, а клапан под дейст- вием пружин движется вверх, в конце хода плотно закрывая отверстие канала в головке цилиндров.

При обратном движении клапана детали передачи (коромыс- ло, штанга и толкатель) перемещаются в первоначальное по- ложение.

Механизм газораспределения с боковыми клапанами работает ана- логично описанному выше, но конструкция его проще (рис. 76,6), так как отсутствуют штанги толкателей, коромысла и детали, на кото- рых монтируются коромысла. В механизме газораспределения этого типа движение от толкателя 2 передается непосредственно клапа- ну 28.

Для того чтобы изменение размеров при нагревании деталей меха- низма газораспределения не нарушало плотной посадки клапана в гнезде, между торцом стержня клапана и бойком коромысла при под- весных клапанах или между торцом стержня клапана и толкателем

В.м.т.

В.мж

Отнпытие 74° <2?° Закпмтие

Открытие <jn° 20° Закрытие

клапана

нмт.

нмж

Рис. 77. Диаграммы газораспределения:

а — дизелей А-41 и А-01М; б — двигателя ГАЭ-53.

,о

б

а

при боковых клапанах имеется зазор. На холодном двигателе у впуск- ных клапанов зазор составляет 0,15—0,40 мм, у выпускных — 0,20— 0,45 мм.

В течение одного рабочего цикла четырехтактного двигателя про- исходит одно открытие впускного и выпускного клапанов. Для этого распределительный вал должен за цикл сделать один оборот, а колен- чатый вал за этот период — два оборота. Поэтому привод распредели- тельного вала имеет передаточное отношение 1 : 2. У двухтактных дви- гателей распределительный вал вращается с той же частотой, что и ко- ленчатый, поэтому его привод имеет передаточное отношение 1:1.

При равных условиях наполнение цилиндров двигателей с подвес- ными клапанами больше, чем с боковыми, так как в первом случае по- ток воздуха или горючей смеси, поступая в цилиндр, не изменяет резко своего направления. Использование подвесных клапанов позволяет сде- лать камеру сгорания более компактной; это понижает тепловые поте- ри через ее стенки и, следовательно, уменьшает удельный расход топ- лива.

На большинстве отечественных автотракторных двигателях приме- няются механизмы газораспределения с подвесными клапанами и толь- ко на некоторых (например, ГАЗ-52) — с боковыми.

При рассмотрении действительных процессов в двигателях (см. главу 5) было выяснено, что для лучшего наполнения цилиндра двига- теля свежей горючей смесью или воздухом и более полной очистки его от отработавших газов клапаны открываются и закрываются не в те моменты, когда поршень находится в мертвых точках, а с некоторым опережением при открытии и запаздыванием при закрытии.

Моменты открытия и закрытия клапанов определяются профилем кулачков распределительного вала, установкой его по отношению к ко- ленчатому валу и зазорами между клапанами и толкателями или ко- ромыслами.

Периоды от момента открытия клапанов (или окон у двухтактных двигателей) до момента их закрытия, выраженные в градусах поворо- та коленчатого вала, называются фазами газораспределения. Их мож- но изобразить в виде круговой диаграммы (рис. 77,а, б), называемой диаграммой газораспределения.

Фазы газораспределения зависят в основном от быстроходности двигателя. Чем выше номинальная частота вращения коленчатого ва- ла, тем больше углы фаз газораспределения.

У всех двигателей имеется период, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно, — так называемое перекрытие клапа- нов. Значение угла перекрытия колеблется в пределах от 16° (П-23М)

до 78° (ЗИЛ-130). При перекрытии клапанов утечка заряда с отрабо- тавшими газами незначительна вследствие небольшого промежутка времеии перекрытия и малых проходных сечений в этот период.

Наивыгоднейшие фазы газораспределения для каждой модели дви- гателя устанавливают экспериментальным путем. Даже небольшие от- клонения от принятых фаз газораспределения значительно снижают его мощность и экономичность двигателя. Правильная установка фаз га- зораспределения двигателя достигается при его сборке совмещением специальных меток на шестернях коленчатого и распределительного валов (рис. 76,в).