|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Механизм газораспределенияСтр 1 из 5Следующая ⇒
А. Л. Панов Механизм газораспределения Учебное пособие по части курса
Тюмень 2015 ББК 39.34 П 16 Рецензенты: преподаватель ГАПОУ ТО «ТЛТ» В. Н. Брагин, кандидат технических наук, доцент кафедры Технические системы в АПК Государственного аграрного университета Северного Зауралья И. И. Сторожев
П 16 Панов А. Л. Механизм газораспределения: Учебное пособие по части курса / ГАПОУ ТО «ТЮМЕНСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ». – Тюмень, 2015. Учебное пособие по части курса включает в себя адаптированный конспект по теме Механизм газораспределения, тестовые задания для самостоятельной подготовке по теме, рекомендательные списки литературы. Материалы составлены в соответствии с ФГОС по специальности 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта, утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от «17» марта 2010 г. № 184 и с учетом особенностей обучения в ГАПОУ ТО «ТЛТ». Адресовано студентам и преподавателям техникумов и колледжей технического профиля.
Печатается по решению Методического совета ГАПОУ ТО «Тюменский лесотехнический техникум» от «__» _______ 2015 года протокол № ____
ББК 39.34 © А. Л. Панов, 2015 ©ГАПОУ ТО «Тюменский лесотехнический техникум», 2015 Содержание.
1. Назначение и типы ГРМ 4 2. Общее устройство ГРМ 4 3. Работа ГРМ 4 4. Сравнительная характеристика газораспределения с верхним и нижним расположением клапанов 5 5. Особенности ГРМ с верхним расположением распределительного вала 6 6. Конструктивные особенности ГРМ форсированных двигателей 7 7. Конструкция деталей ГРМ 8 8. Фазы газораспределения 13 9. Диаграмма фаз газораспределения 13 10. Тепловой клапанный зазор и его регулировка 15 11. Назначение, устройство и работа декомпрессионного механизма 16 Тесты для самоконтроля 18 Литература 31
Тема. 1.1.4 Механизм газораспределения
1. Назначение и типы ГРМ
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси (карбюраторные двигатели) или очищенного воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов. Типы ГРМ используемые на двигателях показаны на схеме, рисунок 1.
Рисунок 1 - Классификация ГРМ.
2. Общее устройство ГРМ
Основными частями газораспределительного механизма являются: зубчатое колесо 1 (рис. 2); распределительный вал; опорные втулки 8; клапаны 9; направляющие втулки 10; шайбы 11, 17; пружины 12; оси коромысел 13; коромысла 14; регулировочный болт 15; стойки осей коромысел 16; штанги 18; толкатели 19; тарелки 20.
3. Работа ГРМ
В рядных двигателях с верхним расположением клапанов (рис. 3) усилие от кулачка 17 распределительного вала передается толкателю 16, а от него — штанге 15. Штанга через регулировочный винт 14 воздействует на короткое плечо коромысла 11, которое, поворачиваясь на оси 12, нажимает своим носком на стержень клапана 2. При этом пружина 6 сжимается, а клапан перемещается вниз, отходит от седла 1, обеспечивая в зависимости от назначения клапана впуск горючей смеси или выпуск отработавших газов. После того как выступ кулачка 17 выйдет из-под толкателя 16, клапанный механизм возвращается в исходное положение под воздействием пружины 6.
Рисунок 2 - Газораспределительный механизм V-образного двигателя: 1 — зубчатое колесо; 2 — упорный фланец; 3 — распорное кольцо; 4 - передняя опорная шейка; 5 — эксцентрик; 6, 7 — соответственно впускные и выпускные кулачки; 8 - опорные втулки; 9 — клапаны; 10 — направляющие втулки; 11, 17 — шайбы; 12 - пружины; 13 — оси коромысел; 14 — коромысла; 15 — регулировочный болт; 16 — стойки осей коромысел; 18 — штанги; 19 — толкатели; 20 — тарелки; 21 — пружина центробежного датчика; 22 - валик датчика; 23 — стопорное кольцо; 24 — штанга привода бензонасоса; 25 — шайба; 26 — гайка; 27 — корпус привода; 28 — шестерня привода; 29 — валик привода распределителя зажигания и смазочного насоса.
4. Сравнительная характеристика газораспределения с верхним и нижним расположением клапанов
При нижнем расположении клапаны устанавливают в блоке цилиндров, а при верхнем — в головке цилиндров. Современные двигатели обычно имеют газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов, так как в этом случае камера сгорания получается компактной, улучшается наполнение цилиндров, упрощается регулировка клапанов и значительно уменьшаются потери теплоты с охлаждающей жидкостью (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, КамАЗ-5320, ГАЗ-3110 «Волга», ВАЗ-2108 «Спутник»).
Рисунок 3 - Схема газораспределительного механизма с верхним расположением клапанов: 1 — седло; 2 — стержень клапана; 3 — направляющая втулка; 4 — стопорное кольцо; 5 — головка цилиндров; 6 — пружина; 7 — уплотнительный колпачок; 8 — тарелка; 9 — втулка; 10 — сухарики; 11 — коромысло; 12 — ось; 13 — контргайка; 14 — регулировочный винт; 15 — штанга; 16 — толкатель; 17 — кулачок.
5. Особенности ГРМ с верхним расположением распределительного вала
Распределительные валы при верхнем расположении клапанов могут быть установлены в блоке цилиндров — нижнее расположение (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, -4331, КамАЗ-5320) или на головке блока — верхнее расположение (однорядные двигатели автомобилей ВАЗ, «Москвич» и др.). При верхнем расположении распределительного вала (рис. 4) отсутствуют толкатели и штанги, вследствие чего уменьшаются масса и инерционные силы клапанного механизма, что дает возможность увеличить частоту вращения коленчатого вала и уменьшить уровень шума при работе двигателя.
Рисунок 4 - Газораспределительные механизмы двигателей с верхним расположением распределительных валов автомобилей: а — ВАЗ-2105, -2107 «Жигули»; б — «Москвич-21412»; в — ВАЗ-2108 «Спутник», ВАЗ-2109; г — ГАЗ-3110 «Волга»; 1 — клапан; 2 — головка цилиндров; 3 — рычаги; 4 — кулачки; 5 — болт; 6 — контргайка; 7 — шпилечная пружина; 8, — сферический наконечник; 9 — коромысла; 10 — корпус распределительного вала; 11 — регулировочные шайбы; 12 — маслоотражательный колпачок; 13 — направляющая втулка; 14 — седло клапана; 15 — толкатель; 16— гидротолкатель; 17 — распределительный вал; 18 — выпускной клапан с гидротолкателем; 19 — двойная пружина; h — тепловой зазор.
6. Конструктивные особенности ГРМ форсированных двигателей
К конструктивным особенностям ГРМ форсированных двигателей можно отнеси: верхнее расположение клапанов и распределительного вала; ременный привод распределительного вала; отсутствие толкателей, штанг и коромысел; наличие гидрокомпенсаторов и четырех клапанов на один цилиндр. 7. Конструкция деталей ГРМ
Привод распределительного вала. Распределительный вал приводится в движение при помощи зубчатой, цепной или зубчато-ременной передачи (рис. 5).
Рисунок 5 - Типы привода распределительного вала: а, б — зубчатый; в — цепной; 1 — ведущие шестерни; 2, 3 — блок промежуточных зубчатых колес; 4, 8 - зубчатые колеса распределительных валов; 5 — зубчатое колесо топливного насоса; 6 — шестерня привода насоса гидроусилителя; 7— шестерня привода компрессора; 9 — гайка; 10 — регулировочный механизм; 11 — башмак натяжного устройства; 12 — двухрядная втулочно-роликовая цепь; 13 — звездочка распределительного вала; 14 — пластмассовая колодка (успокоитель); 15 — звездочка привода масляного насоса и распределителя зажигания; 16 — ведущая звездочка коленчатого вала.
Зубчатые колеса привода должны входить в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов, что обеспечивает правильность заданных фаз газораспределения и порядка работы двигателя. Поэтому при сборке двигателя зубчатые колеса вводятся в зацепление по меткам (схемы меток на рисунке 5, а, б) на их зубьях (на впадине между зубьями колеса и на зубе шестерни). Чтобы уменьшить уровень шума зубчатых колес, их изготавливают из различных материалов. На коленчатом валу устанавливают стальную шестерню, а на распределительном — чугунное (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, МАЗ-5335) или текстолитовое колесо (двигатели автомобилей ГАЗ-3307, -3302, -2705 «ГАЗель»). Распределительный вал. Распределительный вал изготавливают из стали или специального чугуна и подвергают термической обработке. Профиль его кулачков, как впускных 6 (рис. 2), так и выпускных 7, у большинства двигателей делают одинаковым. Одноименные (впускные и выпускные) кулачки располагаются в четырехцилиндровом двигателе, под углом 90°, в шестицилиндровом — под углом 60°, а в восьмицилиндровом — под углом 45°. При шлифовании кулачкам придают небольшую конусность. Взаимодействие сферической поверхности торца толкателей 19 с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в процессе работы.
Рисунок 6 - Детали привода клапанов дизелей: а — ЯМЗ; б — КамАЗ; 1 — ось; 2 — ролик; 3, 7 — толкатели; 4 — штанги; 5 — регулировочный винт; 6 — коромысло; 8 — сферическая поверхность под штангу; 9 — отверстие для слива масла; 10 — наплавленная поверхность толкателей; 11 наконечник; а и b — плечи коромысла.
Начиная с передней опорной шейки 4, диаметр шеек уменьшается, что облегчает установку распределительного вала в картере двигателя. Число опорных шеек обычно равно числу коренных подшипников коленчатого вала. Втулки 8 опорных шеек изготавливают из стали, а внутреннюю поверхность их покрывают антифрикционным сплавом. На переднем конце распределительного вала расположен эксцентрик 5, воздействующий на штангу 24 привода бензонасоса, а на его заднем конце находится шестерня 28, которая приводит во вращение зубчатое колесо валика 29, расположенного в корпусе 27 привода распределителя зажигания и смазочного насоса. Между зубчатым колесом 1 распределительного вала и его передней опорной шейкой установлено распорное кольцо 3 упорного фланца 2, крепящегося болтами к блоку и удерживающего вал от продольного перемещения. Так как толщина распорного кольца 3 больше толщины упорного фланца 2, обеспечивается осевой зазор («разбег») распределительного вала, который должен составлять 0,08 ÷ 0,21 мм. В отверстии переднего торца распределительного вала (двигатели ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и др.) расположен узел привода центробежного датчика, регулятора частоты вращения коленчатого вала, состоящий из валика 22, пружины 21 и шайбы 25, закрепленных стопорным кольцом 23. Толкатели. Они предназначены для передачи усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. Изготавливают их из стали или чугуна. Толкатели (рис. 6) бывают цилиндрические и рычажно-роликовые. В дизелях ЯМЗ-236М2 и -238М2 применяют рычажно-роликовые толкатели качающегося типа (рис. 6, а), установленные на оси 1 над распределительным валом. Ролик 2 толкателя 3 опирается на кулачок распределительного вала. Ось ролика вращается на игольчатых подшипниках, поэтому при перекатывании ролика по кулачку трение скольжения заменяется трением качения, что повышает срок службы толкателя. Сверху на толкатель опирается штанга 4. В двигателях ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и КамАЗ-740, Д-245.12 применяют цилиндрические толкатели 7 (рис. 6, б), установленные в специальных отверстиях — направляющих. В дизеле КамАЗ-740 применяют съемные направляющие. Внутренняя полость толкателя имеет сферическую поверхность 8 под штангу и отверстие 9 для слива масла. Для повышения работоспособности торцовую поверхность 10 стальных толкателей в месте соприкосновения с кулачком наплавляют специальным износостойким чугуном. Штанги. Для передачи усилия от толкателей к коромыслам служат штанги, которые изготавливают из стального прутка с закаленными концами (двигатели ЗИЛ-508) или стержня из алюминиевого сплава (двигатели ЗМЗ-511 и -4022) со стальными сферическими наконечниками. В дизелях ЯМЗ и КамАЗ, Д-245Л2 штанги 4 (рис. 6, б) делают обычно из стальной трубки. На концах штанг напрессовывают стальные сферические наконечники 11, которыми они с одной стороны упираются в сферические поверхности регулировочных винтов 5 (рис. 6, а), ввернутых в коромысла 6, а с другой — в толкатели. Коромысла. Для передачи усилия от штанги к клапану служит коромысло, представляющее собой неравноплечий рычаг, изготовленный из стали или чугуна. Плечо а (рис. 6, б) коромысла примерно в 1,5 раза больше плеча b. Наличие длинного плеча коромысла не только уменьшает ход толкателя и штанги, но и снижает силы инерции, возникающие при их движении, что способствует повышению долговечности деталей привода клапанов. Коромысла карбюраторных двигателей расположены на общей полой оси 13 (рис. 2), в конце которой запрессованы заглушки, что позволяет подводить масло к бронзовым втулкам коромысел и сферическим наконечникам регулировочных болтов 15. Оси 13 в сборе с коромыслами устанавливают на каждой головке цилиндра с помощью стоек 16. На дизелях оси коромысел выполнены как одно целое со стойками, и каждое коромысло качается на своей оси.
Рисунок 7 - Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-431410 с механизмом вращения: а — выпускной клапан, установленный на головке цилиндров; б, в — соответственно начальное и конечное рабочие положения механизма вращения клапана; 1 — стержень клапана; 2 — направляющая втулка; 3 — замочное кольцо; 4 — корпус механизма вращения; 5 — шарики; 6 — опорная шайба; 7 — замочное кольцо; 8 — пружина; 9 — тарелка; 10 — сухарики; 11 — дисковая пружина; 12 — возвратная пружина; 13— металлический натрий; 14 — головка цилиндров; 15 — седло; 16 — головка клапана.
Клапаны. Открытие и закрытие впускных и выпускных каналов, соединяющих цилиндры с газопроводами системы питания, происходят при помощи клапанов. Клапан (рис. 7, а) состоит из плоской головки 16 и стержня 1, соединенных между собой плавным переходом. Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают значительно больше, чем диаметр выпускного. Так как клапаны работают в условиях высоких температур, их изготавливают из высококачественных сталей. Впускные клапаны делают из хромистой стали, выпускные — из жаростойкой, так как последние соприкасаются с горячими отработавшими газами и нагреваются до температуры 600 ÷ 800 °С. Высокая температура нагрева клапанов вызывает необходимость установки в головке цилиндров специальных вставок 15 из жаропрочного чугуна, которые называются седлами. Применение вставных седел повышает срок службы головки цилиндров и клапанов. Для плотного прилегания к седлам рабочие поверхности головок клапанов делают коническими, в виде тщательно обработанных фасок (под углами 45 или 30°). Стержни 7 клапанов имеют цилиндрическую форму. Они перемещаются в чугунных или металлокерамических направляющих втулках 2, запрессованных в головку блока. На конце стержня проточены цилиндрические канавки под выступы конических сухариков 10, которые прижимаются к конической поверхности тарелки 9 под действием пружины 8. В дизелях ЯМЗ, КамАЗ и двигателях автомобилей ГАЗ, «Москвич», ВАЗ для улучшения резонансной характеристики и повышения работоспособности газораспределительного механизма клапаны прижимаются к седлам не одной, а двумя пружинами их изготовляют из пружинной стали и подвергают термообработке. В этом случае направление витков пружин делается различным, чтобы при поломке одной из пружин ее витки не попали между витками другой, и не нарушилась безотказная работа клапанного механизма. На впускных клапанах под опорные шайбы или в верхней части направляющих втулок (у двигателей ЗИЛ, КамАЗ, ЗМЗ) устанавливают резиновые манжеты или колпачки 7 (рис. 3). Манжеты или колпачки при открытии клапанов плотно прижимаются к его стержню и направляющей втулке, вследствие чего устраняется возможная утечка (подсос) масла в цилиндры через зазор между втулкой и стержнем клапана (при такте впуска). В двигателях ЗИЛ - 508 и ЗМЗ - 511 для лучшего отвода теплоты от выпускных клапанов введено натриевое охлаждение. С этой целью клапан делают полым, и его полость заполняют на 3/4 объема металлическим натрием 13 (рис. 7, а). Натрий имеет высокую теплопроводность и плавится при температуре 98 °С Во время работы двигателя расплавленный натрий омывает внутреннюю полость клапана, при этом теплота от его головки передается к стержню и через направляющую втулку и головку цилиндров отводится к охлаждающей жидкости. В клапанном приводе двигателей ЗМЗ (рис. 3), кроме сухариков 10 и тарелки 8 имеется коническая втулка 9, плотно охватывающая сухарики и соприкасающаяся с тарелкой 5узким кольцевым пояском. Вследствие этого уменьшается трение в этом соединении и клапан может проворачиваться под действием усилия, передаваемого через коромысло, что способствует снятию нагара с головки и седла клапана и предотвращает их обгорание. Для этой же цели выпускные клапаны V-образных карбюраторных двигателей ЗИЛ имеют механизм принудительного вращения (рис. 7, а). При закрытом клапане, когда усилие пружины 8 невелико (рис. 7, б), дисковая пружина и выгнута наружным краем вверх, а внутренним упирается в заплечики корпуса 4 механизма вращения. При этом шарики 5 в конических пазах корпуса отжаты возвратными пружинами 12 в крайнее положение. Когда клапан начинает открываться, усилие пружины 8 возрастает, в результате чего дисковая пружина 11 (рис. 7, в) выпрямляется и передает усилие пружины 8 на шарики 5, которые, перекатываясь по наклонным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину 11, опорную шайбу 6, клапанную пружину 8 и сам клапан относительно его первоначального положения. Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины уменьшается. При этом дисковая пружина 11 прогибается до своего исходного положения и освобождает шарики 5, которые под действием возвратных пружин 12 возвращаются в первоначальное положение, подготавливая механизм вращения к новому циклу поворота клапана. При частоте вращения коленчатого вала около 3000 об/мин частота вращения выпускного клапана достигает 30 об/мин.
8. Фазы газораспределения
Под фазами газораспределения понимают моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала. Фазы газораспределения изображаются круговыми диаграммами, их подбирают экспериментальным путем при доводке опытных образцов двигателей. При рассмотрении рабочих процессов ДВС в первом приближении было принято, что открытие и закрытие клапанов происходят в мертвых точках. Однако в действительности открытие и закрытие клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Это связано с тем, что время, приходящееся на такты впуска и выпуска, очень мало, и при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя оно составляет тысячные доли секунды. Поэтому если открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов будут происходить точно в мертвых точках, то наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания будут недостаточными. В связи с этим моменты открытия и закрытия клапанов в четырехтактных двигателях происходят с определенным опережением или запаздыванием относительно положения поршней в ВМТ и НМТ.
9. Диаграмма фаз газораспределения
На круговой диаграмме фаз газораспределения (рис. 8, а) видно, что при такте впуска впускной клапан 1 (рис. 8, г) начинает открываться с опережением, т.е. до подхода поршня в ВМТ. Угол α опережения открытия впускного клапана для двигателей различных моделей составляет 10 ÷ 32°. Закрывается впускной клапан с запаздыванием после прохождения поршнем НМТ (во время такта сжатия). Угол β запаздывания закрытия впускного клапана в зависимости от модели двигателя составляет 40 ÷ 85°. Выпускной клапан 2 (рис. 8, г) начинает открываться до подхода поршня к НМТ (во время такта рабочего хода). Угол γ опережения открытия выпускного клапана для различных двигателей составляет 40 ÷ 70°. Закрывается выпускной клапан после прохождения поршнем ВМТ (во время такта впуска). Угол δ запаздывания закрытия выпускного клапана составляет 10 ÷ 50°. Углы опережения и запаздывания а, следовательно, и время открытия клапанов тем больше, чем выше частота вращения коленчатого вала, при которой развивается максимальная мощность двигателя. Правильность установки газораспределения определяется точным зацеплением зубчатых колес (рис. 5) по имеющимся на них меткам или расположением метки на ведомой звездочке (двигатели ВАЗ-2106) напротив установочного прилива на корпусе подшипников распределительного вала.
Рисунок 8 - Диаграммы (а — в) фаз газораспределения двигателей, (г) положение поршней соответствующее фазам газораспределения: а — общая четырехтактного; б — ЗИЛ-508; в — КамАЗ-740; 1 — впускной клапан; 2 — выпускной клапан; α — угол опережения открытия впускного клапана; β — угол запаздывания закрытия впускного клапана; γ — угол опережения открытия выпускного клапана; δ — угол запаздывания закрытия выпускного клапана.
Общая круговая диаграмма показывает, что в определенный период времени одновременно открыты впускной и выпускной клапаны. Угловой интервал (α + δ) вращения коленчатого вала, при котором оба клапана открыты, называется перекрытием клапанов, которое необходимо для своевременной и качественной очистки цилиндров от продуктов сгорания. Рассмотренные фазы газораспределения двигателя ЗИЛ-508 получены при зазоре в обоих клапанах 0,3 мм (между носком коромысла и торцом стержня клапана). При уменьшении зазора продолжительность открытия впускного и выпускного клапанов возрастает, а при увеличении зазора — уменьшается.
10. Тепловой клапанный зазор и его регулировка
По мере разогрева двигателя в процессе его работы наблюдается различное удлинение блока, головки цилиндров и клапанного привода. В результате этого может не обеспечиваться плотная посадка клапана в седле, что отрицательно повлияет на выходные показатели двигателя и техническое состояние клапана. Для нормальной работы двигателя между деталями клапанного привода в холодном состоянии предусматривается тепловой зазор, значение которого зависит от температурного режима работы двигателя, конструкции ГРМ и материалов деталей привода и двигателя. Для каждого конкретного двигателя тепловые зазоры устанавливают исходя из опытных данных. Тепловой зазор можно ценить соотношением; ΔSк = (0,03 ÷ 0,05)hт (здесь hт — максимальная высота подъема толкателя). Когда зазор увеличен, клапаны открываются не полностью, в результате чего ухудшается наполнение цилиндров свежим зарядом и очистка их от продуктов сгорания, а также возникают ударные нагрузки на детали клапанного механизма. При недостаточном зазоре клапаны неплотно садятся в седла (полностью не закрываются), вследствие чего происходит утечка газов, образование нагара с обгоранием рабочих поверхностей седла и клапана. Тепловые зазоры и порядок их регулировки указаны в инструкциях по эксплуатации машин. У всех двигателей, как для впускных, так и выпускных клапанов на холодном двигателе зазор между коромыслом и клапаном должны быть в пределах 0,25 ÷ 0,3 мм (у Д-144 — 0,4 ÷ 0,45 мм, у КамАЗ – 740 — 0,3 ÷ 0,4 мм). Для регулировки зазора в клапанном механизме восьмицилиндрового V-образного двигателя нужно установить поршень первого цилиндра в верхнюю мертвую точку (ВМТ) после такта сжатия. При этом отверстие на шкиве коленчатого вала (например, для ЗИЛ-130) должно находиться под меткой «ВМТ» на указателе установки момента зажигания, расположенном на датчике ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала. В этом положении регулируют зазоры следующих клапанов: оба первого цилиндра, выпускного четвертого, второго и пятого, впускного третьего, выпускного седьмого и восьмого цилиндров. Зазоры у остальных клапанов регулируют после поворота коленчатого вала на угол 360°, т. е. на полный оборот. Зазоры в клапанном механизме регулируют на холодном двигателе регулировочным винтом с контргайкой, ввернутом в короткое плечо коромысла. Для этого между бойком коромысла и стержнем клапана помещают щуп (тонкую стальную пластину) толщиной в требуемый зазор. Ослабляют контргайку. Вращая отверткой винт, зажимают щуп, пока не возникнет усилие при его протягивании. Удерживая положение винта отверткой, зажимают контргайку. Затем эти операции повторяют в соответствии с порядком работы цилиндров.
11. Назначение, устройство и работа декомпрессионного механизма
При пуске холодного дизеля требуется большая затрата энергии для сжатия воздуха в цилиндрах. Для облегчения прокрутки коленчатого вала при пуске применяют декомпрессионный механизм. С его помощью приоткрывают впускные, или выпускные, или все клапаны, и сжатия в цилиндрах не происходит. При достижении заданной частоты вращения клапаны освобождают от действия механизма, и они работают как обычно. Запасенной при раскрутке маховика энергии хватает для пуска двигателя. Декомпрессионный механизм применяют также для экстренной остановки двигателя.
Рисунок 9 - Декомпрессионные механизмы: а — воздействием на коромысло (А-41); б — воздействием на толкатели (Д-121, Д-144); 1 — рукоятка; 2 — контргайка; 3 — регулировочный винт; 4 — валик декомпрессионного механизма; 5 — коромысло; 6 - клапан; 7 — рычаг поворота валика; 8 — валик с лысками; 9 — проточка в толкателе; 10 — кулачок; 11 — тяга.
У двигателей Д-144 и Д-160 приоткрытие клапанов происходит при воздействии на впускные клапаны. Валик 8 (рис. 9, б) декомпрессионного механизма имеет лыски, которые в выключенном положении механизма не мешают клапанам работать как обычно. При повороте валика выступ лыски, упираясь в проточку толкателя (Д-144) или штангу (Д-160), поворачивает коромысло, приоткрывая клапан. У двигателей А-01 и А-41 (рис. 9, а) такой валик находится над длинным плечом коромысел выпускных клапанов. Валик поворачивают вручную.
Тесты для самоконтроля Тема 1.1.4 Механизм газораспределения
1. Варианты привода распределительного вала. 1. Распределительный вал приводится в движение при помощи зубчатой или цепной передачи. 2. Распределительный вал приводится в движение при помощи зубчато-ременной передачи. 3. Распределительный вал приводится в движение при помощи передач, указанных в ответах 1 и 2.
Назначение толкателей ГРМ. 1. Предназначены для передачи усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. 2. Предназначены для передачи усилия от штанг к коромыслам.
Материал толкателей ГРМ. 1. Сталь 2. Чугун. 3. Сталь или чугун.
Варианты конструкции толкателей ГРМ. 1. Толкатели бывают в виде стаканчиков или чашек. 2. Толкатели бывают цилиндрические и рычажно-роликовые. 3. Только рычажно-роликовые.
Назначение штанг ГРМ. 1. Предназначены для передачи усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. 2. Предназначены для передачи усилия от штанг к коромыслам. 3. Для передачи усилия от толкателей к коромыслам.
Конструкция штанг ГРМ. 1. Штанги изготавливают из стального прутка с закаленными концами или стержня из алюминиевого сплава со стальными сферическими наконечниками. 2. Штанги делают обычно из стальной трубки. 3. Используются оба варианта, указанные в ответах 1 и 2.
Назначение коромысел ГРМ. 1. Предназначены для передачи усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. 2. Для передачи усилия от штанги к клапану. 3. Для передачи усилия от толкателей к коромыслам.
Материал коромысел ГРМ. 1. Сталь 2. Чугун. 3. Сталь или чугун.
Материал клапанов ГРМ. 1. Сталь углеродистая 2. Чугун износостойкий. 3. Впускные клапаны делают из хромистой стали, а выпускные из жаростойкой. Назначение ГРМ. 1. Воспринимать давление газов. 2. Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси или очищенного воздуха и выпуска отработавших газов. 3. ГРМ преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Общее устройство ГРМ. 1. Зубчатое колесо, клапаны, направляющие втулки, пружины, коромысла, штанги, толкатели, распределительный вал. 2. Цилиндр, головка цилиндра, поршень с кольцами и пальцем, шатун, коленчатый вал, маховик, картер. 3. Рубашка, жидкостный насос, термостат, вентилятор и радиатор.
Работа ГРМ. 1. Поршень опускается вниз, горючая смесь через открытый впускной клапан поступает в цилиндр. При движении поршня вверх она сжимается. Когда поршень доходит до крайнего верхнего положения, рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и сгорает. В процессе сгорания возрастает давление. Под действием давления поршень опускается вниз и через шатун приводит во вращение коленчатый вал. Затем поршень движется вверх и выталкивает отработавшие газы через открывающийся выпускной клапан. 2. Усилие от кулачка распределительного вала передается толкателю, а от него — штанге. Штанга через регулировочный винт воздействует на короткое плечо коромысла, которое, поворачиваясь на оси, нажимает своим носком на стержень клапана. При этом пружина сжимается, а клапан открывается. После того как выступ кулачка выйдет из-под толкателя, клапанный механизм возвращается в исходное положение под воздействием пружины.
Механизм газораспределения Учебное пособие по части курса
Литература
1. Конструкция тракторов и автомобилей. – М.: КолосС, 2010. 2. Краткий автомобильный справочник. Том 2. Грузовые автомобили / Кисуленко Б.В. и др. - М.: Автополис-Плюс, ИПЦ «Финпол», 2011. 3. Техническая эксплуатация автомобилей: Теоретические и практические аспекты: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В.С. Малкин. – М.: Издательский центр «Академия», 2011. 4. Тракторы и автомобили / Под ред. А.В.Богатырева. – М.: КолосС, 2012. 5. Тракторы и автомобили: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / В.М.Котиков, А.В.Ерхов. – М.: Издательский центр «Академия», 2011. 6. Устройство автомобилей: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / А.П.Пехальский, И.А.Пехальский. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. 7. Устройство и техническое обслуживание грузовых автомобилей: учебник водителя автотранспортных средств категории «С» / В.А.Родичев. -6-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013.
Рецензия на учебное пособие по части курса на тему Механизм газораспределения составитель А. Л. Панов. Учебное пособие по части курса на тему Механизм газораспределения разработаны для техникумов технического профиля и могут быть использованы студентами специальностей 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта, 23.02.04 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям), Учебное пособие по части курса на тему Механизм газораспределения содержат теоретический материал, рисунки и тесты с ответами, которые охватывают вопросы назначения, устройства и конструкции узлов и деталей механизма газораспределения различных двигателей. Данное учебное пособие может помочь студентам в подготовке к занятиям, лабораторным работам, и экзаменам.
Рецензент: Преподаватель ГАПОУ ТО «ТЛТ» _____________________ В. Н. Брагин
РЕЦЕНЗИЯ на учебное пособие по части курса на тему Механизм газораспределения составитель А. Л. Панов. Учебное пособие по части курса на тему Механизм газораспределения разработаны для техникумов технического профиля и могут быть использованы студентами специальностей 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта, 23.02.04 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям), Учебное пособие по части курса на тему Механизм газораспределения содержат необходимый материал, который может способствовать качественному изучению вопросов рассматриваемых в профессиональных модулях для формирования профессиональных компетенций. Данное учебное пособие может помочь студентам в подготовке к экзаменам или к лабораторным работам. Содержание учебного материала в пособия является достаточным для понимания устройства и работы механизма газораспределения, а содержание тестов позволяет достаточно полно проверить знания студентов. Формулировки вопросов и ответы тестов составлены понятно и грамотно.
Рецензент: Кандидат технических наук, доцент кафедры Технические системы в АПК Государственного аграрного университета Северного Зауралья _______________________ И. И. Сторожев
А. Л. Панов Механизм газораспределения Учебное пособие по части курса
Тюмень 2015 ББК 39.34 П 16 Рецензенты: преподаватель ГАПОУ ТО «ТЛТ» В. Н. Брагин, кандидат технических наук, доцент кафедры Технические системы в АПК Государственного аграрного университета Северного Зауралья И. И. Сторожев
П 16 Панов А. Л. Механизм газораспределения: Учебное пособие по части курса / ГАПОУ ТО «ТЮМЕНСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ». – Тюмень, 2015. Учебное пособие по части курса включает в себя адаптированный конспект по теме Механизм газораспределения, тестовые задания для самостоятельной подготовке по теме, рекомендательные списки литературы. Материалы составлены в соответствии с ФГОС по специальности 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта, утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от «17» марта 2010 г. № 184 и с учетом особенностей обучения в ГАПОУ ТО «ТЛТ». Адресовано студентам и преподавателям техникумов и колледжей технического профиля.
Печатается по решению Методического совета ГАПОУ ТО «Тюменский лесотехнический техникум» от «__» _______ 2015 года протокол № ____
ББК 39.34 © А. Л. Панов, 2015 ©ГАПОУ ТО «Тюменский лесотехнический техникум», 2015 Содержание.
1. Назначение и типы ГРМ 4 2. Общее устройство ГРМ 4 3. Работа ГРМ 4 4. Сравнительная характеристика газораспределения с верхним и нижним расположением клапанов 5 5. Особенности ГРМ с верхним расположением распределительного вала 6 6. Конструктивные особенности ГРМ форсированных двигателей 7 7. Конструкция деталей ГРМ 8 8. Фазы газораспределения 13 9. Диаграмма фаз газораспределения 13 10. Тепловой клапанный зазор и его регулировка 15 11. Назначение, устройство и работа декомпрессионного механизма 16 Тесты для самоконтроля 18 Литература 31
Тема. 1.1.4 Механизм газораспределения
1. Назначение и типы ГРМ
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси (карбюраторные двигатели) или очищенного воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов. Типы ГРМ используемые на двигателях показаны на схеме, рисунок 1.
Рисунок 1 - Классификация ГРМ.
2. Общее устройство ГРМ
Основными частями газораспределительного механизма являются: зубчатое колесо 1 (рис. 2); распределительный вал; опорные втулки 8; клапаны 9; направляющие втулки 10; шайбы 11, 17; пружины 12; оси коромысел 13; коромысла 14; регулировочный болт 15; стойки осей коромысел 16; штанги 18; толкатели 19; тарелки 20.
3. Работа ГРМ
В рядных двигателях с верхним расположением клапанов (рис. 3) усилие от кулачка 17 распределительного вала передается толкателю 16, а от него — штанге 15. Штанга через регулировочный винт 14 воздействует на короткое плечо коромысла 11, которое, поворачиваясь на оси 12, нажимает своим носком на стержень клапана 2. При этом пружина 6 сжимается, а клапан перемещается вниз, отходит от седла 1, обеспечивая в зависимости от назначения клапана впуск горючей смеси или выпуск отработавших газов. После того как выступ кулачка 17 выйдет из-под толкателя 16, клапанный механизм возвращается в исходное положение под воздействием пружины 6.
Рисунок 2 - Газораспределительный механизм V-образного двигателя: 1 — зубчатое колесо; 2 — упорный фланец; 3 — распорное кольцо; 4 - передняя опорная шейка; 5 — эксцентрик; 6, 7 — соответственно впускные и выпускные кулачки; 8 - опорные втулки; 9 — клапаны; 10 — направляющие втулки; 11, 17 — шайбы; 12 - пружины; 13 — оси коромысел; 14 — коромысла; 15 — регулировочный болт; 16 — стойки осей коромысел; 18 — штанги; 19 — толкатели; 20 — тарелки; 21 — пружина центробежного датчика; 22 - валик датчика; 23 — стопорное кольцо; 24 — штанга привода бензонасоса; 25 — шайба; 26 — гайка; 27 — корпус привода; 28 — шестерня привода; 29 — валик привода распределителя зажигания и смазочного насоса.
4. Сравнительная характеристика газораспределения с верхним и нижним расположением клапанов
При нижнем расположении клапаны устанавливают в блоке цилиндров, а при верхнем — в головке цилиндров. Современные двигатели обычно имеют газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов, так как в этом случае камера сгорания получается компактной, улучшается наполнение цилиндров, упрощается регулировка клапанов и значительно уменьшаются потери теплоты с охлаждающей жидкостью (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, КамАЗ-5320, ГАЗ-3110 «Волга», ВАЗ-2108 «Спутник»).
Рисунок 3 - Схема газораспределительного механизма с верхним расположением клапанов: 1 — седло; 2 — стержень клапана; 3 — направляющая втулка; 4 — стопорное кольцо; 5 — головка цилиндров; 6 — пружина; 7 — уплотнительный колпачок; 8 — тарелка; 9 — втулка; 10 — сухарики; 11 — коромысло; 12 — ось; 13 — контргайка; 14 — регулировочный винт; 15 — штанга; 16 — толкатель; 17 — кулачок.
5. Особенности ГРМ с верхним расположением распределительного вала
Распределительные валы при верхнем расположении клапанов могут быть установлены в блоке цилиндров — нижнее расположение (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, -4331, КамАЗ-5320) или на головке блока — верхнее расположение (однорядные двигатели автомобилей ВАЗ, «Москвич» и др.). При верхнем расположении распределительного вала (рис. 4) отсутствуют толкатели и штанги, вследствие чего уменьшаются масса и инерционные силы клапанного механизма, что дает возможность увеличить частоту вращения коленчатого вала и уменьшить уровень шума при работе двигателя.
Рисунок 4 - Газораспределительные механизмы двигателей с верхним расположением распределительных валов автомобилей: а — ВАЗ-2105, -2107 «Жигули»; б — «Москвич-21412»; в — ВАЗ-2108 «Спутник», ВАЗ-2109; г — ГАЗ-3110 «Волга»; 1 — клапан; 2 — головка цилиндров; 3 — рычаги; 4 — кулачки; 5 — болт; 6 — контргайка; 7 — шпилечная пружина; 8, — сферический наконечник; 9 — коромысла; 10 — корпус распределительного вала; 11 — регулировочные шайбы; 12 — маслоотражательный колпачок; 13 — направляющая втулка; 14 — седло клапана; 15 — толкатель; 16— гидротолкатель; 17 — распределительный вал; 18 — выпускной клапан с гидротолкателем; 19 — двойная пружина; h — тепловой зазор.
6. Конструктивные особенности ГРМ форсированных двигателей
К конструктивным особенностям ГРМ форсированных двигателей можно отнеси: верхнее расположение клапанов и распределительного вала; ременный привод распределительного вала; отсутствие толкателей, штанг и коромысел; наличие гидрокомпенсаторов и четырех клапанов на один цилиндр. 7. Конструкция деталей ГРМ
Привод распределительного вала. Распределительный вал приводится в движение при помощи зубчатой, цепной или зубчато-ременной передачи (рис. 5).
Рисунок 5 - Типы привода распределительного вала: а, б — зубчатый; в — цепной; 1 — ведущие шестерни; 2, 3 — блок промежуточных зубчатых колес; 4, 8 - зубчатые колеса распределительных валов; 5 — зубчатое колесо топливного насоса; 6 — шестерня привода насоса гидроусилителя; 7— шестерня привода компрессора; 9 — гайка; 10 — регулировочный механизм; 11 — башмак натяжного устройства; 12 — двухрядная втулочно-роликовая цепь; 13 — звездочка распределительного вала; 14 — пластмассовая колодка (успокоитель); 15 — звездочка привода масляного насоса и распределителя зажигания; 16 — ведущая звездочка коленчатого вала.
Зубчатые колеса привода должны входить в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов, что обеспечивает правильность заданных фаз газораспределения и порядка работы двигателя. Поэтому при сборке двигателя зубчатые колеса вводятся в зацепление по меткам (схемы меток на рисунке 5, а, б) на их зубьях (на впадине между зубьями колеса и на зубе шестерни). Чтобы уменьшить уровень шума зубчатых колес, их изготавливают из различных материалов. На коленчатом валу устанавливают стальную шестерню, а на распределительном — чугунное (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, МАЗ-5335) или текстолитовое колесо (двигатели автомобилей ГАЗ-3307, -3302, -2705 «ГАЗель»). Распределительный вал. Распределительный вал изготавливают из стали или специального чугуна и подвергают термической обработке. Профиль его кулачков, как впускных 6 (рис. 2), так и выпускных 7, у большинства двигателей делают одинаковым. Одноименные (впускные и выпускные) кулачки располагаются в четырехцилиндровом двигателе, под углом 90°, в шестицилиндровом — под углом 60°, а в восьмицилиндровом — под углом 45°. При шлифовании кулачкам придают небольшую конусность. Взаимодействие сферической поверхности торца толкателей 19 с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в процессе работы.
Рисунок 6 - Детали привода клапанов дизелей: а — ЯМЗ; б — КамАЗ; 1 — ось; 2 — ролик; 3, 7 — толкатели; 4 — штанги; 5 — регулировочный винт; 6 — коромысло; 8 — сферическая поверхность под штангу; 9 — отверстие для слива масла; 10 — наплавленная поверхность толкателей; 11 наконечник; а и b — плечи коромысла.
Начиная с передней опорной шейки 4, диаметр шеек уменьшается, что облегчает установку распределительного вала в картере двигателя. Число опорных шеек обычно равно числу коренных подшипников коленчатого вала. Втулки 8 опорных шеек изготавливают из стали, а внутреннюю поверхность их покрывают антифрикционным сплавом. На переднем конце распределительного вала расположен эксцентрик 5, воздействующий на штангу 24 привода бензонасоса, а на его заднем конце находится шестерня 28, которая приводит во вращение зубчатое колесо валика 29, расположенного в корпусе 27 привода распределителя зажигания и смазочного насоса. Между зубчатым колесом 1 распределительного вала и его передней опорной шейкой установлено распорное кольцо 3 упорного фланца 2, крепящегося болтами к блоку и удерживающего вал от продольного перемещения. Так как толщина распорного кольца 3 больше толщины упорного фланца 2, обеспечивается осевой зазор («разбег») распределительного вала, который должен составлять 0,08 ÷ 0,21 мм. В отверстии переднего торца распределительного вала (двигатели ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и др.) расположен узел привода центробежного датчика, регулятора частоты вращения коленчатого вала, состоящий из валика 22, пружины 21 и шайбы 25, закрепленных стопорным кольцом 23. Толкатели. Они предназначены для передачи усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. Изготавливают их из стали или чугуна. Толкатели (рис. 6) бывают цилиндрические и рычажно-роликовые. В дизелях ЯМЗ-236М2 и -238М2 применяют рычажно-роликовые толкатели качающегося типа (рис. 6, а), установленные на оси 1 над распределительным валом. Ролик 2 толкателя 3 опирается на кулачок распределительного вала. Ось ролика вращается на игольчатых подшипниках, поэтому при перекатывании ролика по кулачку трение скольжения заменяется трением качения, что повышает срок службы толкателя. Сверху на толкатель опирается штанга 4. В двигателях ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и КамАЗ-740, Д-245.12 применяют цилиндрические толкатели 7 (рис. 6, б), установленные в специальных отверстиях — направляющих. В дизеле КамАЗ-740 применяют съемные направляющие. Внутренняя полость толкателя имеет сферическую поверхность 8 под штангу и отверстие 9 для слива масла. Для повышения работоспособности торцовую поверхность 10 стальных толкателей в месте соприкосновения с кулачком наплавляют специальным износостойким чугуном. Штанги. Для передачи усилия от толкателей к коромыслам служат штанги, которые изготавливают из стального прутка с закаленными концами (двигатели ЗИЛ-508) или стержня из алюминиевого сплава (двигатели ЗМЗ-511 и -4022) со стальными сферическими наконечниками. В дизелях ЯМЗ и КамАЗ, Д-245Л2 штанги 4 (рис. 6, б) делают обычно из стальной трубки. На концах штанг напрессовывают стальные сферические наконечники 11, которыми они с одной стороны упираются в сферические поверхности регулировочных винтов 5 (рис. 6, а), ввернутых в коромысла 6, а с другой — в толкатели. Коромысла. Для передачи усилия от штанги к клапану служит коромысло, представляющее собой неравноплечий рычаг, изготовленный из стали или чугуна. Плечо а (рис. 6, б) коромысла примерно в 1,5 раза больше плеча b. Наличие длинного плеча коромысла не только уменьшает ход толкателя и штанги, но и снижает силы инерции, возникающие при их движении, что способствует повышению долговечности деталей привода клапанов. Коромысла карбюраторных двигателей расположены на общей полой оси 13 (рис. 2), в конце которой запрессованы заглушки, что позволяет подводить масло к бронзовым втулкам коромысел и сферическим наконечникам регулировочных болтов 15. Оси 13 в сборе с коромыслами устанавливают на каждой головке цилиндра с помощью стоек 16. На дизелях оси коромысел выполнены как одно целое со стойками, и каждое коромысло качается на своей оси.
Рисунок 7 - Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-431410 с механизмом вращения: а — выпускной клапан, установленный на головке цилиндров; б, в — соответственно начальное и конечное рабочие положения механизма вращения клапана; 1 — стержень клапана; 2 — направляющая втулка; 3 — замочное кольцо; 4 — корпус механизма вращения; 5 — шарики; 6 — опорная шайба; 7 — замочное кольцо; 8 — пружина; 9 — тарелка; 10 — сухарики; 11 — дисковая пружина; 12 — возвратная пружина; 13— металлический натрий; 14 — головка цилиндров; 15 — седло; 16 — головка клапана.
Клапаны. Открытие и закрытие впускных и выпускных каналов, соединяющих цилиндры с газопроводами системы питания, происходят при помощи клапанов. Клапан (рис. 7, а) состоит из плоской головки 16 и стержня 1, соединенных между собой плавным переходом. Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают значительно больше, чем диаметр выпускного. Так как клапаны работают в условиях высоких температур, их изготавливают из высококачественных сталей. Впускные клапаны делают из хромистой стали, выпускные — из жаростойкой, так как последние соприкасаются с горячими отработавшими газами и нагреваются до температуры 600 ÷ 800 °С. Высокая температура нагрева клапанов вызывает необходимость установки в головке цилиндров специальных вставок 15 из жаропрочного чугуна, которые называются седлами. Применение вставных седел повышает срок службы головки цилиндров и клапанов. Для плотного прилегания к седлам рабочие поверхности головок клапанов делают коническими, в виде тщательно обработанных фасок (под углами 45 или 30°). Стержни 7 клапанов имеют цилиндрическую форму. Они перемещаются в чугунных или металлокерамических направляющих втулках 2, запрессованных в головку блока. На конце стержня проточены цилиндрические канавки под выступы конических сухариков 10, которые прижимаются к конической поверхности тарелки 9 под действием пружины 8. В дизелях ЯМЗ, КамАЗ и двигателях автомобилей ГАЗ, «Москвич», ВАЗ для улучшения резонансной характеристики и повышения работоспособности газораспределительного механизма клапаны прижимаются к седлам не одной, а двумя пружинами их изготовляют из пружинной стали и подвергают термообработке. В этом случае направление витков пружин делается различным, чтобы при поломке одной из пружин ее витки не попали между витками другой, и не нарушилась безотказная работа клапанного механизма. На впускных клапанах под опорные шайбы или в верхней части направляющих втулок (у двигателей ЗИЛ, КамАЗ, ЗМЗ) устанавливают резиновые манжеты или колпачки 7 (рис. 3). Манжеты или колпачки при открытии клапанов плотно прижимаются к его стержню и направляющей втулке, вследствие чего устраняется возможная утечка (подсос) масла в цилиндры через зазор между втулкой и стержнем клапана (при такте впуска). В двигателях ЗИЛ - 508 и ЗМЗ - 511 для лучшего отвода теплоты от выпускных клапанов введено натриевое охлаждение. С этой целью клапан делают полым, и его полость заполняют на 3/4 объема металлическим натрием 13 (рис. 7, а). Натрий имеет высокую теплопроводность и плавится при температуре 98 °С Во время работы двигателя расплавленный натрий омывает внутреннюю полость клапана, при этом теплота от его головки передается к стержню и через направляющую втулку и головку цилиндров отводится к охлаждающей жидкости. В клапанном приводе двигателей ЗМЗ (рис. 3), кроме сухариков 10 и тарелки 8 имеется коническая втулка 9, плотно охватывающая сухарики и соприкасающаяся с тарелкой 5узким кольцевым пояском. Вследствие этого уменьшается трение в этом соединении и клапан может проворачиваться под действием усилия, передаваемого через коромысло, что способствует снятию нагара с головки и седла клапана и предотвращает их обгорание. Для этой же цели выпускные клапаны V-образных карбюраторных двигателей ЗИЛ имеют механизм принудительного вращения (рис. 7, а). При закрытом клапане, когда усилие пружины 8 невелико (рис. 7, б), дисковая пружина и выгнута наружным краем вверх, а внутренним упирается в заплечики корпуса 4 механизма вращения. При этом шарики 5 в конических пазах корпуса отжаты возвратными пружинами 12 в крайнее положение. Когда клапан начинает открываться, усилие пружины 8 возрастает, в результате чего дисковая пружина 11 (рис. 7, в) выпрямляется и передает усилие пружины 8 на шарики 5, которые, перекатываясь по наклонным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину 11, опорную шайбу 6, клапанную пружину 8 и сам клапан относительно его первоначального положения. Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины уменьшается. При этом дисковая пружина 11 прогибается до своего исходного положения и освобождает шарики 5, которые под действием возвратных пружин 12 возвращаются в первоначальное положение, подготавливая механизм вращения к новому циклу поворота клапана. При частоте вращения коленчатого вала около 3000 об/мин частота вращения выпускного клапана достигает 30 об/мин.
8. Фазы газораспределения
Под фазами газораспределения понимают моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала. Фазы газораспределения изображаются круговыми диаграммами, их подбирают экспериментальным путем при доводке опытных образцов двигателей. При рассмотрении рабочих процессов ДВС в первом приближении было принято, что открытие и закрытие клапанов происходят в мертвых точках. Однако в действительности открытие и закрытие клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Это связано с тем, что время, приходящееся на такты впуска и выпуска, очень мало, и при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя оно составляет тысячные доли секунды. Поэтому если открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов будут происходить точно в мертвых точках, то наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания будут недостаточными. В связи с этим моменты открытия и закрытия клапанов в четырехтактных двигателях происходят с определенным опережением или запаздыванием относительно положения поршней в ВМТ и НМТ.
9. Диаграмма фаз газораспределения
На круговой диаграмме фаз газораспределения (рис. 8, а) видно, что при такте впуска впускной клапан 1 (рис. 8, г) начинает открываться с опережением, т.е. до подхода поршня в ВМТ. Угол α опережения открытия впускного клапана для двигателей различных моделей составляет 10 ÷ 32°. Закрывается впускной клапан с запаздыванием после прохождения поршнем НМТ (во время такта сжатия). Угол β запаздывания закрытия впускного клапана в зависимости от модели двигателя составляет 40 ÷ 85°. Выпускной клапан 2 (рис. 8, г) начинает открываться до подхода поршня к НМТ (во время такта рабочего хода). Угол γ опережения открытия выпускного клапана для различных двигателей составляет 40 ÷ 70°. Закрывается выпускной клапан после прохождения поршнем ВМТ (во время такта впуска). Угол δ запаздывания закрытия выпускного клапана составляет 10 ÷ 50°. Углы опережения и запаздывания а, следовательно, и время открытия клапанов тем больше, чем выше частота вращения коленчатого вала, при которой развивается максимальная мощность двигателя. Правильность установки газораспределения определяется точным зацеплением зубчатых колес (рис. 5) по имеющимся на них меткам или расположением метки на ведомой звездочке (двигатели ВАЗ-2106) напротив установочного прилива на корпусе подшипников распределительного вала.
Рисунок 8 - Диаграммы (а — в) фаз газораспределения двигателей, (г) положение поршней соответствующее фазам газораспределения: а — общая четырехтактного; б — ЗИЛ-508; в — КамАЗ-740; 1 — впускной клапан; 2 — выпускной клапан; α — угол опережения открытия впускного клапана; β — угол запаздывания закрытия впускного клапана; γ — угол опережения открытия выпускного клапана; δ — угол запаздывания закрытия выпускного клапана.
Общая круговая диаграмма показывает, что в определенный период времени одновременно открыты впускной и выпускной клапаны. Угловой интервал (α + δ) вращения коленчатого вала, при котором оба клапана открыты, называется перекрытием клапанов, которое необходимо для своевременной и качественной очистки цилиндров от продуктов сгорания. Рассмотренные фазы газораспределения двигателя ЗИЛ-508 получены при зазоре в обоих клапанах 0,3 мм (между носком коромысла и торцом стержня клапана). При уменьшении зазора продолжительность открытия впускного и выпускного клапанов возрастает, а при увеличении зазора — уменьшается.
10. Тепловой клапанный зазор и его регулировка
По мере разогрева двигателя в процессе его работы наблюдается различное удлинение блока, головки цилиндров и клапанного привода. В результате этого может не обеспечиваться плотная посадка клапана в седле, что отрицательно повлияет на выходные показатели двигателя и техническое состояние клапана. Для нормальной работы двигателя между деталями клапанного привода в холодном состоянии предусматривается тепловой зазор, значение которого зависит от температурного режима работы двигателя, конструкции ГРМ и материалов деталей привода и двигателя. Для каждого конкретного двигателя тепловые зазоры устанавливают исходя из опытных данных. Тепловой зазор можно ценить соотношением; ΔSк = (0,03 ÷ 0,05)hт (здесь hт — максимальная высота подъема толкателя). Когда зазор увеличен, клапаны открываются не полностью, в результате чего ухудшается наполнение цилиндров свежим зарядом и очистка их от продуктов сгорания, а также возникают ударные нагрузки на детали клапанного механизма. При недостаточном зазоре клапаны неплотно садятся в седла (полностью не закрываются), вследствие чего происходит утечка газов, образование нагара с обгоранием рабочих поверхностей седла и клапана. Тепловые зазоры и порядок их регулировки указаны в инструкциях по эксплуатации машин. У всех двигателей, как для впускных, так и выпускных клапанов на холодном двигателе зазор между коромыслом и клапаном должны быть в пределах 0,25 ÷ 0,3 мм (у Д-144 — 0,4 ÷ 0,45 мм, у КамАЗ – 740 — 0,3 ÷ 0,4 мм). Для регулировки зазора в клапанном механизме восьмицилиндрового V-образного двигателя нужно установить поршень первого цилиндра в верхнюю мертвую точку (ВМТ) после такта сжатия. При этом отверстие на шкиве коленчатого вала (например, для ЗИЛ-130) должно находиться под меткой «ВМТ» на указателе установки момента зажигания, расположенном на датчике ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала. В этом положении регулируют зазоры следующих клапанов: оба первого цилиндра, выпускного четвертого, второго и пятого, впускного третьего, выпускного седьмого и восьмого цилиндров. Зазоры у остальных клапанов регулируют после поворота коленчатого вала на угол 360°, т. е. на полный оборот. Зазоры в клапанном механизме регулируют на холодном двигателе регулировочным винтом с контргайкой, ввернутом в короткое плечо коромысла. Для этого между бойком коромысла и стержнем клапана помещают щуп (тонкую стальную пластину) толщиной в требуемый зазор. Ослабляют контргайку. Вращая отверткой винт, зажимают щуп, пока не возникнет усилие при его протягивании. Удерживая положение винта отверткой, зажимают контргайку. Затем эти операции повторяют в соответствии с порядком работы цилиндров.
11. Назначение, устройство и работа декомпрессионного механизма
При пуске холодного дизеля требуется большая затрата энергии для сжатия воздуха в цилиндрах. Для облегчения прокрутки коленчатого вала при пуске применяют декомпрессионный механизм. С его помощью приоткрывают впускные, или выпускные, или все клапаны, и сжатия в цилиндрах не происходит. При достижении заданной частоты вращения клапаны освобождают от действия механизма, и они работают как обычно. Запасенной при раскрутке маховика энергии хватает для пуска двигателя. Декомпрессионный механизм применяют также для экстренной остановки двигателя.
Рисунок 9 - Декомпрессионные механизмы: а — воздействием на коромысло (А-41); б — воздействием на толкатели (Д-121, Д-144); 1 — рукоятка; 2 — контргайка; 3 — регулировочный винт; 4 — валик декомпрессионного механизма; 5 — коромысло; 6 - клапан; 7 — рычаг поворота валика; 8 — валик с лысками; 9 — проточка в толкателе; 10 — кулачок; 11 — тяга.
У двигателей Д-144 и Д-160 приоткрытие клапанов происходит при воздействии на впускные клапаны. Валик 8 (рис. 9, б) декомпрессионного механизма имеет лыски, которые в выключенном положении механизма не мешают клапанам работать как обычно. При повороте валика выступ лыски, упираясь в проточку толкателя (Д-144) или штангу (Д-160), поворачивает коромысло, приоткрывая клапан. У двигателей А-01 и А-41 (рис. 9, а) такой валик находится над длинным плечом коромысел выпускных клапанов. Валик поворачивают вручную.
Тесты для самоконтроля Тема 1.1.4 Механизм газораспределения
1. Варианты привода распределительного вала. 1. Распределительный вал приводится в движение при помощи зубчатой или цепной передачи. 2. Распределительный вал приводится в движение при помощи зубчато-ременной передачи. 3. Распределительный вал приводится в движение при помощи передач, указанных в ответах 1 и 2.
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-11; Просмотров: 1296; Нарушение авторского права страницы
