Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

КЛАПАННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Клапаны, перекрывающие впускные и выпускные отверстия цилиндров, называют соответственно впускными и выпускными. Каждый цилиндр четырехтактного двигателя должен иметь как минимум два клапана: один впускной и один выпускной. Если цилиндры снабжены тремя или, как в дизелях Д-12 и Д-30, четырьмя клапанами, то два из них являются впускными.
В тракторных дизелях четырехклапанные варианты применяют при диаметре цилиндров свыше 150 мм; для цилиндров до 130 мм применяют двухклапанные системы газообмена, а до 150 мм — как двух-, так и четырехклапанные., В автомобильных двигатедях четырехклапанные варианты применяют также и для небольших размеров цилиндров. В отдельных случаях многоклапанные механизмы с тремя и большим числом клапанов) применяют в четырехтактных двигателях даже мотоциклетного типа с целыо улучшения наполнения и очистки их цилиндров при повышении частоты вращения вала до 8—10 тыс. мин-1 и более.
Переход от двух- к четырехклапанным вариантам усложняет механизм газораспределения и конструкцию головки цилиндров, но* уменьшает массу .клапанов, повышает жесткость их тарелок (головок), увеличивает срок службы всего механизма и снижает расход топлива примерно на 9 г/(кВт-ч) (в применении к тракторным дизелям, данные НАТИ).
В зависимости от расположения клапанов относительно цилиндра различают нижнеклапанные, верхнеклапанные и смешанные механизмы газораспределения, отдельные конструкции которых показаны на рис. 3.3.
- Клапанное газораспределение работает шумно, особенно верхнеклапанное, но надежно уплотняет цилиндры, сравнительно просто в производстве, ремонте и удобно в условиях эксплуатации, так как допускает регулирование и восстановление герметичности уплотнения цилиндра путем притирки клапанов. Поэтому клапанные механизмы применяют в автомобильных, тракторных и других двигателях не только четырехтактных, но и в некоторых двухтактных. Индивидуальные особенности клапанных механизмов тесно связаны с выбором формы для камеры сгорания (КС) двигателя.
Нижнеклапанное газораспределение самое простое и характеризуется тем, что впускные и выпускные клапаны расположены сбоку цилиндра, поэтому эти механизмы называют также 'механизмами с боковым расположением клапанов (рис. 3.3, а). Основными элементами его являются: клапан, клапанная пружина, толкатель, регулировочный болт и распределительный вал с Кулачками (по числу клапанов), называемый поэтому также кулачковым. Клапаны 1 (впускной и выпускной) совершают осевые перемещения в направляющей втулке 3 и нагружены соответственно пружинами 4. которые закрепляют на клапане с помощью тарельчатой шайбы 5 и сухарей 12, поэтому они плотно перекрывают впускное и выпускное отверстия цилиндра. Под стержнями клапанов установлены толкатели 8, опирающиеся своей тарельчатой частью на распределительный вал 10, который через шестеренный привод получает вращение от коленчатого вала двигателя,-вследствие чего кулачки 9 набегают на толкатели и поднимают их вместе с клапанами. В рассматриваемом случае кулачок 9 открывает впускной клапан Г и надпоршневую полость цилиндра соединяет с впускным каналом 14. Далее при вращении кулачкового вала 10 клапанная пружина 4 Ьпускает клапан, т. е. закрывает впускное . отверстие цилиндра. Так, кулачки вала со строго заданной последовательностью открывают, а пружины закрывают впускные и выпускные клапаны, обеспечивая смену рабочего тела в цилиндрах.
Чтобы пружины плотно прижимали клапаны к кромкам 2, т. е. к седлам перекрываемых ими отверстий, клапаны и седла изготов-
ляют с конусными фасками. С этой же целью в толкателе помещают регулировочный болт 6 с контргайкой 7, доступ к которым осуществляется через полость 11 в блоке цилиндров 13. Регулировочный болт ввертывают в тело толкателя так, чтобы обеспечить гарантированный зазор между ним и клапаном в рабочем (горячем) состоянии. Благодаря этому усилие пружины 4 полностью передается на уплотнительную фаску клапана как в холодном, так и в горячем состоянии деталей механизма газораспределения и остова двигателя.
Нижнеклапанному газораспределению присущи простота и жесткость конструкции,, но возможности повышения степени сжатия двигателя ограничены вследствие наступающего при этом дросселирования потока на входе в цилиндр. Камеры сгорания нижнеклапанных двигателей, размещаемые в головке цилиндров 15, известны как Г-образные, имеют относительно большие поверхности охлаждения, через которые непроизводительно теряется часть теплоты, выделяющейся при сгорании топлива, что ухудшает экономичность двигателя. К тому же в Г-образных камерах сравнительно легко возникают условия для разрушительного детонационного сгорания смеси, поэтому в современных двигателях нижнеклапанные механизмы практически не применяют.
Верхнеклапанное газораспределение (рис. 3.3, б) размещают одновременно в блоке и в готовке цилиндров. Клапаны 1 расположены (подвешены) при этом над цилиндром, вследствие чего такие механизмы называют иногда механизмами с подвесными клапанами. Принцип их работы не отличается от рассмотренных выше нижнеклапанных, но они более сложны, так как имеют ряд дополнительных деталей: коромысло 18, шарнирно посаженное на ось 19, закрепленную в стойках (кронштейнах) 17, и толкающую штангу 16, передающую усилия от толкателя 8.
Применение верхнеклапанных механизмов связано с увеличением высоты двигателя и заметно снижает общую жесткость системы. Тем не менее двигатели с внешним смесеобразованием (бензиновые, газовые) в настоящее время строят верхнеклапанными. Верхнеклапанное газораспределение снимает ограничения по степени сжатия, уменьшает гидравлическое сопротивление на впуске и позволяет более рационально компоновать камеры сгорания с размещением в головке цилиндров или в днище поршня, повышая этим общее использование теплоты в цилиндрах.
Снижение жесткости механизма проявляется при работе двигателя с большой частотой вращения коленчатого вала вследствие деформации штанг и других деталей. Как результат этого закон подъема клапанов, т. е. зависимость высоты их подъема от угла поворота кулачков, нарушается и на некоторых участках не соответствует профилю кулачков распределительного вала, который подбирают из условий наивыгоднейшего наполнения. Опыты показывают, что деформация деталей механизма приводит к ухудшению мощностных'и экономических показателей двигателя. Для устранения этого недостатка в современных быстроходных двигателях распределительный вал устанавливают на' головке блока, что значительно упрощает кинематическую связь между его кулачками и клапанами (рис. 3.3, в, г, д, е). Двигатели в этом случае называют двигателями с верхним расположением распределительного вала.

1 2 3 4 5 6 7

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.