3 Газораспределительный механизм
3.1 Схемы и работа грм
В четырехтактных двигателях применяют клапанный газораспределительный механизм, служащий для своевременной подачи в цилиндры свежего заряда и для выпуска из цилиндров отработавших газов.
Различают два вида клапанных газораспределительных механизмов: с подвесными клапанами, расположенными в головке цилиндров, и боковыми, размещенными в блок-картере.
В газораспределительный механизм входят впускные и выпускные клапаны с пружинами, передаточные детали от распределительного вала к клапанам распределительные вал и шестерни.
Периоды от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала называют «Фазами газораспределения».
На рисунке 10 приведена диаграмма фаз газораспределения дизеля Д-240. Как видно, опережение открытия и запаздывание закрытия впускного клапана позволило продлить период впуска воздуха и выпуска отработавших газов.
А,Б = от 1800 до 2420.
Рисунок 10. Диаграмма фаз газораспределения.
1 – промежуточная шестерня; 2 – поршень; 1 – клапан; 2 – тарелка пружины;
3 – клапан; 4 – головка цилиндров; 3 – сухарики; 4 - втулка сухариков;
5 – направляющая втулка; 6 – пружина 5 – пружина; 6 – опорная шайба
клапана; 7 – коромысло; 8 – ось (валик) пружин; 7 - направляющая втулка
коромысла; 9 – регулировочный винт; клапана.
10 – контргайка; 11 – стойка валика коро-
мысла; 12 – штанга; 13 – толкатель; 14 – Рисунок 12. Клапанный
распределительный вал с кулачками. механизм.
Рисунок 11. Схема газораспределительного
механизма.
После закрытия впускного клапана воздух сжимается «Б»»В», топливо впрыскивается в камеру сгорания, происходит рабочий ход поршня от «В» до «Г». Выпуск отработавших газов из цилиндра, или открытие выпускного клапана, начинается до прихода поршня в н.м.т. за 560 по углу поворота коленчатого вала. К моменту прихода поршня в н.м.т. часть отработавших газов выходит из цилиндра, что уменьшает противодавление газов на поршень при их выталкивании во время такта выпуска. Выпускной клапан закрывается после прохода поршнем в.м.т. Продолжительность открытия выпускного клапана по углу поворота коленчатого вала Г, Д = 2520.
В конце такта выпуска и начале такта впуска оба клапана некоторое время открыты одновременно, что соответствует А,Б = 320 по углу поворота коленчатого вала. Такое перекрытие клапанов способствует лучшей очистке цилиндра от отработавших газов в результате его продувки свежим воздухом.
Моменты открытия и закрытия клапанов зависят от профиля кулачков распределительного вала, а также от значения зазоров между клапанами и коромыслами.
3.2 Детали газораспределительного механизма
1. Клапан (рис. 12) состоит из тарелки, стержня и хвостовика. Переход от тарелки к стержню сделан плавным, что придает необходимую прочность, улучшает отвод тепла и уменьшает сопротивление движению газов. Стержень клапана шлифованный. Торец стержня закален, благодаря чему уменьшается его износ от действия коромысла. В большинстве двигателей впускной клапан изготавливают из хромистой, а выпускной – из жаростойкой стали.
Для лучшего наполнения цилиндра воздухом в некоторых двигателях диаметры тарелок впускных клапанов больше диаметров тарелок выпускных клапанов.
2. Сухарики представляют собой коническое кольцо, разрезанное на две половинки (рис. 12).
3. Направляющая втулка обеспечивает направленное движение клапана и посадку его в седло без перекоса. Ее изготавливают чугунной или металлокерамической и запрессовывают в головку цилиндров.
4. Пружина создает усилие, необходимое для закрытия клапана и плотной его посадки в седло. Пружины выполнены с постоянным или переменным шагом витков. В некоторых двигателях на каждый клапан установлены две пружины. Направление их витков различное.
5. Коромысло 7 (рис.11) представляет собой двуплечий рычаг, изготовленный из стали. В средней его части имеется утолщение с отверстием, куда запрессована втулка. На одном (длинном) плече коромысло имеет боек, которым давит на клапан, а на другом плече ввернут регулировочный винт, с помощью которого устанавливают зазор между клапаном и бойком коромысла, и обеспечивают плотное закрытие клапанов.
6. Штанга 12 служит для передачи усилия от толкателя к коромыслу. Она изготовлена из цельного или пустотелого стального стержня. На концах штанги находятся стальные шлифованные, термически обработанные наконечники. Нижний наконечник имеет шаровую форму и опирается на сферическое углубление толкателя 13. Верхний наконечник тоже имеет шаровую форму и на него опирается головка регулировочного винта 9.
7. Толкатели изготавливают из стали. По конструкции они бывают цилиндрическими, грибовидными, или роликовыми.
8. Распределительный вал нужен для своевременного открытия и закрытия клапанов в определенной последовательности. Заодно с валом изготовлены кулачки и опорные шейки. Каждый кулачок воздействует на один клапан – впускной или выпускной.
Кулачки стальных распределительных валов подвергают закалке ТВЧ. Втулки опорных шеек изготавливают из стали, бронзы или из металлокерамики.
На переднем конце распределительного вала установлена приводная шестерня. Шестерню распределительного вала изготавливают из стали, чугуна или текстолита.
9. Распределительные шестерни большинства двигателей расположены в передней их части в специальном картере. Они необходимы для передачи вращения от коленчатого распределительному валу, валу топливного насоса, масляному насосу и другим механизмам. Шестерни изготовлены из стали. Для уменьшения шума они выполнены косозубыми.