Назначение механизма газораспределения. Фазы газораспределения

Газораспределительный механизм двигателя

 

 

Методические указания к лабораторным работам по курсу

«Тепловые двигатели» для студентов специальности 150100 «Автомобиле- и тракторостроение»

 

Нижний Новгород

2005
Составители: Д.В. Соловьев, С.М. Огороднов

 

УДК 629.113

 

Газораспределительный механизм двигателя. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Тепловые двигатели» для студентов специальности 1501 «Автомобиле- и тракторостроение». / НГТУ; Сост.: Д.В. Соловьев, С.М. Огороднов. Н.Новгород, 2005.-18 с.

 

Изложены основы по изучению механизмов газораспределения двигателей автомобилей и тракторов, содержание порядок выполнения лабораторной работы и отчетов.

 

Научный редактор Л.Н. Орлов

 

 

Подп. к печ. Формат 60х84 1/16. Бумага газетная. Печать офсетная.

Печ.л. 1,25. Уч.-изд.л.1,1. Тираж 150 экз. Заказ.

 

 

Нижегородский государственный технический университет.

Типография НГТУ. 603600, Н.Новгород, ул. Минина, 24.

 

 

©Нижегородский государственный

технический университет, 2005

Назначение механизма газораспределения. Фазы газораспределения

 

Механизм газораспределения служит для открытия и закрытия клапанов двигателя, обеспечивая наполнение цилиндров горючей смесью (карбюраторные двигатели) или воздухом (дизели), выпуск отработавших газов и надежную изоляцию камеры сгорания во время тактов сжатия и рабочего хода. Открытие и закрытие клапанов происходит в определенной последовательности в соответствии с фазами газораспределения и порядком работы двигателя.

При рассмотрении рабочих циклов двигателей условно принималось, что открытие и закрытие клапанов происходит в момент нахождения поршня в ВМТ или НМТ. В действительности моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Клапаны открываются и закрываются с некоторым, иногда очень значительным опережением или запаздыванием, что необходимо для улучшения наполнения цилиндров чистым воздухом или горючей смесью и лучшей очистки их от отработавших газов. Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала по отношению к соответствующим мертвым точкам, называют фазами газораспределения и изображают в виде круговых диаграмм (рис. 1).

Рассмотрим общую диаграмму фаз газораспределения четырехтактного двигателя (рис. 1). Впускной клапан открывается (т. 1) с опережением (угол a), т.е. до прихода кривошипа коленчатого вала и поршня в ВМТ. Вследствие этого в начале движения поршня вниз впускной клапан будет уже открыт на значительную величину и наполнение цилиндра (вследствие разрежения) воздухом или горючей смесью улучшается. Закрывается впускной клапан (т. 2) с запаздыванием (угол d), т.е. кривошип вала и поршень приходят в НМТ, поднимаются вверх, совершая такт сжатия, а клапан в это время еще открыт и горючая смесь или воздух по инерции заполняют цилиндр.

Выпускной клапан открывается (т. 3) до прихода кривошипа коленчатого вала и поршня в НМТ, т.е. с опережением (угол g). Поршень движется вниз, а отработавшие газы уже начинают выходить из цилиндра, так как давление в нем больше атмосферного. Поэтому при движении поршня вверх, во время такта выпуска, меньше затрачивается работы на удаление отработавших газов из цилиндра двигателя. Закрытие выпускного клапана происходит с запаздыванием (угол b) – после перехода кривошипом вала и поршнем ВМТ. В этом случае используется отсасывающее действие потока газов в выпускном трубопроводе. В результате открытия выпускного клапана с опережением и закрытия его с запаздыванием улучшается очистка цилиндра от отработавших газов. Анализируя диаграмму, видим, что в течение некоторого времени, за которое коленчатый вал поворачивается на угол, равный сумме углов a+b, открыты оба клапана впускной и выпускной. Этот период называют перекрытием клапанов.

Таким образом, назначая для каждой модели двигателя углы опережения открытия и запаздывания закрытия клапанов, добиваются улучшения процесса газообмена и, как следствие, увеличения удельной мощности и крутящего момента двигателя, используя при этом инерцию потока газов, которая в свою очередь, зависит от частоты вращения коленчатого вала. Поэтому, фиксированные фазы газораспределения обеспечивают наибольшее наполнение цилиндра и наилучшую его очистку от отработавших газов только при определенной частоте вращения вала двигателя. Однако существуют конструкции механизмов привода клапанов с переменными фазами газораспределения (см. ниже), позволяющими осуществлять эффективный газообмен на различных режимах работы двигателя.