ГОСы / Трактора и Автомобили / 28

28.Газораспределительный механизм. Как определяется центробежная сила и ее составляющие при движении машины на повороте с постоянной скоростью?

Механизм газораспределения предна­значен для своевременного впуска в цилиндры двигателя свежего заряда и для выпуска отработавших газов. В зависимости от типа органов, с по­мощью которых цилиндр двигателя со­общается с окружающей средой, меха­низмы газораспределения делятся на золотниковые, комбинированные и кла­панные.

Золотниковые механизмы газораспре­деления, несмотря на некоторые преимущества (возможность обеспечения боль­ших проходных сечений впускных и выпускных отверстий, лучшие условия охлаждения, меньшая шумность рабо­ты), в поршневых двигателях широкого распространения не получили. Практи­чески золотниковый принцип газорас­пределения используется лишь в двух­тактных двигателях с контурными и прямоточно-щелевыми схемами про­дувки, где полость цилиндра сообщается с окружающей средой через окна в его стенке, открываемые и закрываемые поршнем.

Комбинированные механизмы газорас­пределения применяются с прямоточной клапанно-щелевой продувкой. Свежий заряд поступает в цилиндр через окна в его стенке, а отработавшие газы уда­ляются при помощи клапанов (ЯМЗ-204 и ЯМЗ-206).

Клапанные механизмы — основной тип механизмов газораспределения, при­меняемых в современных тракторных и автомобильных двигателях. Как пра­вило, они характеризуются простотой конструкции, малой стоимостью изго­товления и ремонта, совершенством уплотнения рабочей полости цилиндра и надежностью работы. Если клапаны расположены в блок-картере и откры­ваются при движении вверх (в направ­лении от коленчатого вала), то их назы­вают нижними (боковыми) клапанами в отличие от верхних (подвесных) кла­панов, которые установлены на головке цилиндров и открываются при движении вниз (в направлении к коленчатому валу).

При нижнем расположении клапанов высота головки цилиндров и двигателя в целом уменьшается, а механизм газо­распределения и привод к распредели­тельному валу упрощается. Однако из-за менее компактной формы камеры сгора­ния IV (см. рис. 2.7, а) экономические показатели таких двигателей ниже, а не­возможность достижения высокого ко­эффициента наполнения при повышенном скоростном режиме работы ограничивает степень их форсирования. Нижнее рас­положение клапанов применяется только в карбюраторных двигателях со сравни­тельно низкой степенью сжатия и невы­сокой частотой вращения коленчатого вала (ГАЗ-52, ГАЗ-69, УАЗ-450 и ЗИЛ-157).

При верхнем расположении клапанов камеры сгорания І, ІІ и ІІІ имеют ком­пактную форму с малыми относительными поверхностями охлаждения, бла­годаря чему снижаются тепловые потери и повышаются экономические показа­тели. Кроме того, в таких камерах зна­чительно сокращается путь пламени от свечи до наиболее удаленных мест рас­пространения рабочей смеси и улучша­ются условия протекания процесса сго­рания, в связи с чем создаются возмож­ности повышения степени сжатия при топливе того же сорта. Верхнее распо­ложение клапанов позволяет уменьшить длину впускных и выпускных каналов и придать им более выгодные формы, в результате чего снижаются потери на впуске и выпуске, улучшаются напол­нение цилиндров свежим зарядом и их очистка от отработавших газов. Пере­численные обстоятельства дают возмож­ность повысить мощность и экономич­ность двигателя, а также значительно расширяют возможности форсирования его по скоростному режиму. В новых моделях карбюраторных двигателей при­меняют механизмы газораспределения с верхним (подвесным) расположением клапанов (ЗИЛ-130, ЗМЗ-53, ЗМЗ-24 и др.).

В дизелях используют механизм газо­распределения только с верхним (под­весным) расположением клапанов, обес­печивающим компактность камеры сго­рания. При этом уменьшается поверх­ность теплоотдачи, улучшается коэф­фициент наполнения и достигаются вы­сокие мощностные и экономические по­казатели дизеля.

Механизмы газораспределения с дву­мя клапанами широко используются в двигателях различных типов и назна­чений. При верхнем расположении кла­паны могут размещаться в один ряд вдоль оси коленчатого вала и в два ряда поперек его оси (рис. 2.20, а, 6 и в).

Наибольшее распространение в трак­торных и автомобильных двигателях получили двухклапанные механизмы с однорядным расположением клапанов (ЗИЛ-130, ЗМЗ-53, Д-240, СМД-60,А-01, А-41, двигатели ЯМЗ и КамАЗ). Впуск­ные и выпускные каналы при одноряд­ном расположении клапанов могут быть направлены в одну или обе стороны двигателя. В первом случае для карбю­раторных двигателей (ЗМЗ-24, ВАЗ и др.) свежий заряд можно подогреть, что улучшит смесеобразование. Для ди­зелей каналы впуска и выпуска целе­сообразно направлять в разные сто­роны для увеличения наполнения цилин­дров свежим зарядом.

Увеличение частоты вращения колен­чатого вала и степени форсирования дви­гателей обусловило необходимость при­менения четырехклапанных механизмов газораспределения (рис. 2.20, г и д) — особенно для двигателей большой раз­мерности.

Применение четырехклапанных меха­низмов газораспределения приводит к уменьшению инерционных нагрузок, действующих на клапаны, повышению жесткости их тарелок и улучшает на­полнение цилиндра свежим зарядом.

По способу управления клапанами механизмы газораспределения трактор­ных и автомобильных двигателей разде­ляются на механизмы с нижним и верх­ним распределительными валами.

Преимущество механизмов с нижними распределительными валами — простая конструкция и компактность привода (Д-240, А-41, А-01, Д-144 и др.). Для форсированных двигателей стремятся по возможности приблизить распредели­тельный вал к клапанам, что позволяет уменьшить поступательно движущиеся массы и увеличить общую жесткость механизма привода. С этой целью для карбюраторных высокофорсированных по скоростному режиму двигателей (ВАЗ, М-2140 и др.), а также для дизе­лей, имеющих четырехклапанные головки цилиндров, применяют механизмы с верхним расположением распредели­тельного вала.