Механизм газораспределения


Назначение механизма и фазы газораспределения двигателей
Газораспределение или газообмен предполагает управление впуском в цилиндры двигателя свежего заряда и выпуском из них отработавших газов в точном соответствии с принятым для двигателя порядком работы.
Впускные и выпускные отверстия цилиндров с заданной закономерностью открываются и закрываются, как отмечалось ранее, клапанами,, имеющими грибовидную форму (головку или тарелку со стержнем), а также с помощью'различных плоских, конусных и других золотников. Клапаны или золотники кинематически связаны с коленчатым валом и совместно с деталями передачи движения к ним, управления ими и привода образуют механизм газораспределения соответственно клапанный или золотниковый.
Важные функции данного механизма состоят еще в том, чтобы надежно уплотнять впускные и выпускные отверстия цилиндров, а также способствовать лучшей очистке цилиндров и обеспечивать хорошее наполнение их свежим зарядом.
Продолжительность открытия впускных или выпускных, отверстий цилиндра, выраженную в градусах угла поворота коленчатого вала, принято называть фазами газораспределения.
В зависимости от назначения отверстий, соединяющих цилиндровую полость двигателя с впускным или выпускным трубопроводами, различают фазы впуска (продувки) и выпуска. Величину фаз выбирают сообразно с тактностью двигателя, особенностями его конструкции и быстроходностью. Правильность выбора фаз газораспределения для каждой конкретной модели двигателя уточняют экспериментально при доводке двигателя на стенде. Для большей наглядности фазы газораспределения обычно изображают в виде круговых диаграмм, как показано было в общем виде на рис. 1.2 и 1.4. На рис. 3.1 представлены конкретные диаграммы фаз четырехтактного тракторного дизеля Д-240. В двигателях этого типа ход впуска и выпуска осуществляют за 180° угла поворота коленчатого вала. Однако в силу причин, изложенных ранее (см. § 1.5), продолжительность процессов впуска и выпуска должна быть существенно большая.' Так, общая продолжительность фаз впуска и выпуска в автомобильных и тракторных двигателях достигает 240° и более вследствие развитых углов предварения (опережения) открытия'выпускного клапана (за 40—60° до н. м. т.) и запаздывания закрытия впускного (за 40—70° после н. м. т.), а также некоторого запаздывания закрытия выпускного и опережения открытия впускного клапанов относительно в. м. т.
Увеличение угла запаздывания закрытия впускных клапанов заметно улучшает наполнение цилиндров. На режиме полной на-
грузки и на номинальных скоростях вращения вала это составляет 10—15% от свежей горючей смеси или воздуха, потребляемых двигателем. Открытие выпускного клапана с большим углом опережения необходимо для лучшей очистки цилиндров. К этому моменту газы в цилиндре имеют давление около 0,4—0,5 NVIla и истекают в атмосферу с большой скоростью,, равной скорости при критическом перепаде давлений. Считают, что за первую фазу' выпуска из цилиндра выбрасывается примерно 60—70% всех отработавших газов и только 20—30% их удаляется при последующем ходе поршня от н. м. -т. до в. м. т., когда осуществляется вторая фаза выпуска. Если выпускной клапан открывать в момент нахождения поршня в н. м. т., то все отработавшие газы пришлось бы удалять из цилиндра при движении поршня к в. м. т. щ затрачивать на это большую работу.
Расширение фаз впуска | выпуска путем введения, некоторою опережения открытия впускного и запаздывания закрытия УВш ного клапанов позволяет лучше использовать проходные сечения клапанных отверстий, так как к началу хода впуска и »ljS га вершения поршнем хода выпуска клапаны находятся уже в Ш® крытом состоянии. Положение, когда поршень находится Шщ в. м. т. и оба клапана одновременно приоткрыты, называют tie!
крытием клапанов, которое достигает ЦУ чатого вала.
40° угла поворота коз
Рабочий цикл в двухтактных двигателях осуществляют за один оборот коленчатого вала, поэтому в сравнении с четырехтактными двигателями продолжительность фаз газораспределения у них примерно в 2 раза меньше. Круговая диаграмма фаз двухтактного двигателя, имеющего кривошипно-камерную продувку, существенно отличается от диаграмм четырехтактных двигателей еще и тем, что характеризует газообмен одновременно в надпоршневой и кривошипной полостях двигателя. На рис. 3.2 представлены типичные диаграммы газообмена двухтактного - мотоциклетного двигателя ИЖ-ПЗ, позволяющие наглядно прослеживать одновременность наполнения цилиндра и принудительного вытеснения из него отработавших газов в процессе продувки. В рассматриваемом примере выпуск продолжается только 154°, а продувка всего 121° угла поворота коленчатого вала, поэтому очистка и наполнение цилиндров в двигателях с двухтактным рабочим циклом всегда бывает хуже, чем в четырехтактных.
Существенным недостатком механизмов газораспределения является то, что они не обеспечивают желаемого (в идеале мгновенного) открытия и закрытия впускных и выпускных отверстий цилиндров, а изменяют их проходное сечение, как показано, например, на рис. 3.1, б, пропорционально высоте подъема клапана с увеличением до максимального значения и последующего уменьшения до полного закрытия.

1 2 3 4 5 6 7