Типы механизмов газораспределения

Различают клапанные и золотниковые механизмы газораспределения. В четырехтактных автомобильных двигателях газообмен осуществляется с помощью клапанов, приводимых в действие от распределительного вала.

Клапанные механизмы газораспределения получили наибольшее распространение благодаря сравнительно простому устройству и надежной работе. Кроме того, клапаны обеспечивают хорошую герметизацию цилиндра при тактах сжатия и расширения.

В двухтактном двигателе газообмен может происходить под действием поршня, открывающего и закрывающего впускные, выпускные и перепускные окна, или смешанной системы газораспределения.

Клапанные механизмы газораспределения в зависимости от места установки клапана относительно цилиндров могут быть трех типов: 1) Нижнее расположение распределительного вала и клапанов; 2) Нижнее расположение распределительного вала и верхнее расположение клапанов; 3) Верхнее расположение распределительного вала и клапанов.

Нижнее расположение распределительного вала и клапанов

При нижнем расположении (рис. 4.1) клапаны размещены обычно в один ряд в блоке цилиндров и приводятся в действие через толкатели от одного общего распределительного вала. Впускные и выпускные трубопроводы крепятся к блоку и часто с одной стороны для подогрева смеси, поступающей в цилиндры двигателя, теплом отработавших газов.

Рис. 4.1.Механизм газораспределения с нижним расположением распределительного вала и клапанов:

1 —седло клапана; 2—клапан; 3—направляющая втулка; 4—пружина; 5—сухари; 6—тарелка пружины клапана; 7—регулировочный болт; 8 – Контргайка болта; 9 – Толкатель; 10 – Распределительный вал

К достоинствам данного механизма модно отнести: 1. Малое количество деталей привода клапана, их малая масса и высокая жёсткость; 2. Малая высота всего двигателя (ниже центр тяжести автомобиля, лучше обзор, улучшается аэродинамика автомобиля). К недостаткам следует отнести: 1. Ухудшение наполнения цилиндров горючей смесью вследствие большого суммарного угла поворота потока от карбюратора до цилиндра. По этой причине невозможно форсирование по частоте вращения коленчатого вала; 2. Затруднено форсирование двигателя по степени сжатия в связи с возможностью возникновения детонации, вследствие большого расстояния от электродов свечи зажигания до детонирующего объёма горючей смеси. Несмотря на простоту конструктивного исполнения и компактность привода, такие механизмы имеют ограниченное применение.

 

Нижнее расположение распределительного вала и верхнее клапанов

При верхнем расположении клапанов (рис. 4.2) камеры сгорания имеют обычно компактную форму с малыми относительными поверхностями охлаждения, благодаря чему снижаются тепловые потери и повышается экономичность работы двигателя. Кроме того, в таких камерах значительно сокращается путь пламени от свечи до наиболее удаленных объемов рабочей смеси и улучшаются условия протекания процесса сгорания, в связи с чем создаются возможности повышения степени сжатия. При верхнем расположении клапанов может быть уменьшена длина впускных каналов, что позволяет придать им более выгодные формы, в результате чего снижаются потери на впуске и выпуске, улучшаются наполнение цилиндров свежим зарядом и очистка их от отработавших газов. Это обеспечивает повышение мощности и экономичности двигателей с верхним расположением клапанов.

Рис. 4.2. Схема привода клапана при расположении распределительного вала в блоке цилиндров:

1 – сальниковое уплотнение клапана; 2 – пружина клапана; 3 – тарелка пружины; 4 – сухари; 5 – коромысло; 6 – контргайка; 7 – винт регулировки теплового зазора; 8 – наконечник штанги 9 - штанга; 10 – впускной клапан; 11 – седло впускного клапана; 12 – направляющая клапана

При верхнем расположении клапаны приводятся в действие от распределительного вала, расположенного в блоке. В этом случае передача усилия от распределительного вала на клапаны осуществляется через длинную кинематическую цепь, включающую в себя толкатель, штангу, коромысло. Такой привод клапанов характеризуется значительными инерционными нагрузками, поэтому передаточные звенья должны быть выполнены из качественных материалов.

Верхнее расположение распределительного вала и клапанов

Верхнее расположение распределительного вала применяют для форсированных по частоте вращения двигателей с передачей усилия на клапан через коромысло с криволинейным рабочим профилем — рокером. На современных двигателях клапан приводится в действие непосредственно кулачком, воздействующим на толкатель. Для механизма газораспределения с верхним расположением распределительного вала характерно упрощение привода самих клапанов, но усложнение передачи усилия от коленчатого вала к распределительному.

Рис 4.3. Механизм газораспределения с верхним расположением распределительного вала и клапанов:

а – поперечный разрез головки цилиндров; б – разрез по толкателю; 1 – клапан; 2 – толкатель; 3 – кулачок; 4 – стопорное кольцо; 5 – опорная шайба; 6 – пружинка сальника; 7,8 - внутренняя и наружная клапанные пружины; 9 – сухарь; 10 – тарелка клапана; 11 – толкатель; 12 – шайба; 13 – сальниковое уплотнение