МОЖЖЕВЕЛЬНИК

 

Механизм газораспределения предназначен для впуска в цилиндры горючей смеси (или воздуха в дизелях) и выпуска отработавших газов.

 

Фазы газораспределения — моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала относительно мертвых точек. Открытие и закрытие клапанов в точно мертвых точках не обеспечивает достаточного наполнения и очистки цилиндров. Поэтому в действительности в четырехтактных двигателях открытие и закрытие клапанов несколько смещено относительно нахождения поршня в мертвых точках. Впуск (открытие впускного клапана) начинается прежде, чем поршень достигнет верхней мертвой точки (с опережением на 10—32°), а закрытие впускного клапана происходит после достижения поршнем нижней мертвой точки (с запаздыванием на 40-85°).

 

 

 

Для выпускного клапана (рис. 8) опережение (до подхода поршня к нижней мертвой точке) составляет 40—70°, запаздывание закрытия (после прохождения поршнем верхней мертвой точки) составляет 10—50° (см. диаграмму). Чем больше скорость вращения коленчатого вала, тем больше углы опережения и запаздывания. Перекрытие клапанов — это угловой интервал вращения коленчатого вала, при котором одновременно открыты оба клапана.

 

Конструкции газораспределительных механизмов достаточно разнообразны, но основными их деталями являются распределительный вал, толкатели, штанги, коромысла, клапаны, распределительные шестерни.

 

В случае верхнего расположения клапанов и нижнего расположения распределительного вала толкатели, штанги и коромысла составляют клапанный привод.

 

Верхнее расположение распределительного вала позволяет обходиться без толкателей и штанг, что дает возможность уменьшить массу всего двигателя. При работе двигателя распределительный вал вращается и усилие от его кулачков передается толкателю, а затем далее — штанге, коромыслу, клапанам.

 

В разных механизмах по-разному устанавливаются распределительные валы, клапаны и т. д.

 

Возможно нижнее (в блоке цилиндров) и верхнее (в головке блока цилиндров) расположение впускных и выпускных клапанов. Наиболее распространено верхнее расположение клапанов, которое обеспечивает более компактную конструкцию двигателя. Верхнее расположение применяется в V-образных двигателях.

 

Распределительный вал, например, может быть установлен в отдельном картере на головке блока цилиндров (для заднеприводных автомобилей ВАЗ) или верхний распределительный вал — в отдельном, расположенном на головке цилиндров корпусе (для переднеприводных автомобилей ВАЗ). В двигателях автомобилей ГАЗ (ЗМЗ—4062) два распре­делительных вала расположены сверху.

 

В заднеприводных автомобилях ВАЗ клапаны располагаются в один ряд (привод непосредственно от кулачков распредвала), в «Москвичах» — в два ряда (усилие от кулачков передается через коромысло).

 

В некоторых двигателях (например, ЗМЗ—4062) имеются гидротолкатели, которые предназначены для обеспечения без зазорного контакта кулачков распределительного вала с клапанами и компенсации износа сопрягаемых деталей. Усилие от кулачка к стержню передается через рабочее тело — масло, находящееся в гидротолкателе. При наличии усилия от распределительного вала на гидротолкатель закрывается шариковый клапан и происходит дальнейшая передача усилия к стержню клапана. При закрытии клапана усилие снимается, шариковый клапан открывается и происходит перепуск масла.

 

Например, газораспределительный механизм рядного двигателя с верхним расположением клапанов (рис. 9) работает следующим образом.

 

Кулачок передает усилие, возникающее при вращении распределительного вала, толкателю и далее штанге, которая действует на коромысло (на его короткое плечо) через регулировочный винт. В результате происходит поворот коромысла вокруг оси, позволяющий коромыслу нажать на клапан своим носком. Пружина сжимается, клапан опускается вниз, отходит от седла, начинается такт впуска или выпуска. При дальнейшей работе двигателя происходит выход кулачка из-под толкателя и пружина возвращает все в исходное положение. Кроме упомянутых деталей в данном механизме имеется запрессованная в головку цилиндров направляющая втулка, для ее фиксации используется стопорное кольцо; сухари, предназначенные для закрепления верхнего конца стержня клапана (они крепятся в тарелке втулкой); регулировочный винт с контргайкой.

 

Распределительный вал предназначен для обеспечения правильного функционирования клапанов (закрытия — открытия). Изготавливается из стали или чугуна при соответствующей термической обработке.

 

 

 

 

Количество опорных шеек в основном равно количеству коренных подшипников коленчатого вала, передняя опорная шейка имеет самый большой диаметр, у последующих шеек диаметры соответственно уменьшаются.

 

Одноименные кулачки на валу располагаются под углом, равным 90° (четырехцилиндровые двигатели), 60° (шестицилиндровые двигатели), 45° (восьмицилиндровые двигатели).

Количество зубьев зубчатого колеса распределительного вала в 2 раза больше, чем у шестерни коленчатого вала, так как распределительный вал вращается в два раза медленнее коленчатого (в четырехтактных двигателях два оборота коленчатого вала соответствуют одному рабочему циклу, т. е. одному повороту распределительного вала — клапаны открываются один раз).

 

На распределительном валу кроме кулачков располагаются эксцентрик (на переднем конце, действует на привод топливного насоса), шестерня (на заднем конце, действует через валик на распределитель зажигания и масляный насос), распорное колесо • (между зубчатым колесом и передней опорной шейкой, предохраняет от продольного перемещения).

 

Привод распределительного вала (его конструкция) зависит от типа передачи между распределительным и коленчатым валам (зубчатая или цепная)

 

Например, привод для автомобилей ВАЗ— 2109, —2110 состоит из двух зубчатых шкивов (устанавливаются на валах), натяжного ролика и зубчатого ремня; для заднеприводных автомобилей (ИЖ, ВАЗ) привод представляет собой двухрядную втулочно-роликовую цепь, соединяющую звездочки валов; в двигателях для КамАЗ—7408 приводом является блок промежуточных зубчатых колес.

 

Для соблюдения точного соответствия между по­ложениями коленчатого и распределительно валов при сборке зубчатые колеса зацепляются согласно специальным меткам.

 

Толкатели предназначены для передачи усилий от распределительного вала через штанги коромыслам. Изготавливаются из стали или чугуна цилиндрическими (например, ЗМЗ-511, КамАЗ-740) или рычажно-роликовыми (в дизелях). С целью уменьшения изнашивания они выполняются со сферическими торцами, на которые наносится износостойкий чугун.

 

Толкатели перемещаются в направляющих (направляющие отверстия или съемные направляющие). В толкателях имеются специальные сферические углубления для установки штанг.

 

Штанги предназначены для передачи усилий от толкателей к коромыслам Изготавливаются из дюралюминиевого прутка со стальными наконечниками, стального прутка с закаленными концами, стальной трубки. Один конец штанги упирается в толкатель, а другой — в регулировочный винт коромысла.

 

Коромысло предназначено для передачи усилий от штанги к клапану. Изготавливается из стали или чугуна. Имеет плечи разной длины (одно примерно в 1,5 раз больше другого), длинным плечом коромысло располагается к клапану. Такое соотношение плеч способствует снижению возникающих при работе сил инерции, уменьшению хода толкателей и штанг.

 

Коромысла устанавливаются на общую полую ось, закрепленную на стойках в головке цилиндров (в карбюраторных двигателях) или каждое коромысло имеет свою ось, составляющую одно целое со стойкой (на дизелях).

 

Клапаны предназначены для открытия или закрытия впускных и выпускных каналов. Изготавливаются из высококачественных сталей: впускные — из хромистой стали, выпускные — из жаростойкой стали. Состоят (рис. 10) из плоской тарельчатой головки и стержня цилиндрической формы, на концах которого имеются канавки для выступов сухарей. Пружина прижимает сухари к тарелке, в некоторых двигателях (например, для автомобилей ГАЗ, ИЖ, ВАЗ) имеется две пружины, противоположные по направлению витков

 

В некоторых двигателях (ЗМЗ) имеются конические втулки, которые плотно охватывая сухари соприкасаются с тарелкой, что уменьшает трение в соединении. В V-образном карбюраторном двигателе (ЗИЛ) имеется механизм принудительного вращения, одной из функций которого является защита головки и седла клапана от обгорания.

 

 

 

Диаметр головки впускного клапана больше диаметра головки выпускного клапана, что способствует лучшему наполнению цилиндра горючей смесью. Для повышения срока службы клапанов и уменьшения негативного влияния высоких температур в головке цилиндров устанавливаются (запрессовываются) седла — специальные жаропрочные вставки. Головки клапанов имеют коническую форму, что обеспечивает плотное прилегание их к седлам. В головку блока цилиндров запрессовываются направляющие втулки, в которых перемещаются стержни.

 

Для исключения подсоса масла (утечки в цилиндры) на впускных клапанах устанавливаются для уплотнения резиновые манжеты или колпачки.

 

В некоторых двигателях (например, ЗМЗ—511) имеется натриевое охлаждение выпускных клапанов (в полость клапана на 3/4 объема вводится металлический натрий).

 

Для плотного прилегания головки клапана к седлу между стержнем и носком коромысла имеется тепловой зазор. При недостаточном зазоре посадка клапана неплотная, что приводит к утечке газов, обгоранию поверхностей седла и клапана. При увеличенном зазоре клапан открыт не полностью и, значит, рабочая смесь не достигает нужного состава, так как наполнение и очистка цилиндров не­достаточные, что приводит к повышению ударных нагрузок. Оптимальный зазор устанавливается оп­ределенным образом: при верхнем расположении распределительного вала — между кулачком и рычагом привода клапана (или между торцом стержня и наконечником регулировочного болта для ИЖ— 2126, «Москвич»—21412), при нижнем — между торцом стержня и носком коромысла.

 

Величина зазора, например, равна (она регулируется регулировочными винтами с контргайками): •0,15 мм для впускных и выпускных клапанов заднеприводных автомобилей ВАЗ;

 

· 0,15—0,25 мм для впускных клапанов переднеприводных ВАЗ-2109, -2110, -2111;

 

· 0,30 — 0,40 мм для выпускных клапанов переднеприводных ВАЗ-2109, -2110, -2111;

 

· 0,25—0,30 мм — для впускных и выпускных клапанов дизелей ЯМЗ, в холодных двигателях ЗИЛ—508, ЗМЗ-51, для впускных клапанов дизелей КамАЗ;

 

· 0,35—0,40 мм — для выпускных клапанов КамАЗ;

 

· 0,40—0,45 мм — для клапанов ГАЗ—3102 «Волга».

 

Величина зазора влияет на продолжительность открытого состояния клапанов (чем больше зазор, тем меньше длительность, и наоборот).

МОЖЖЕВЕЛЬНИК