Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Газораспределения. Фазы газораспределения
Основным параметром механизма газораспределения является «время-сечение», которым называется интегральная сумма произведений проходных сечений, открываемых клапаном, на время, т.е. . Параметр «время-сечение» характеризует работу механизма газораспределения и позволяет судить не только о величине проходного сечения клапана, но и о продолжительности его открытия. Если известны «время-сечение» и объем газов V = Vh·ηv, поступающих в цилиндр при впуске, то средняя скорость поступления газов при впуске ωг = V / Ф, где ηv – коэффициент наполнения; f – величина проходного сечения клапана в рассматриваемый момент времени; t1, t2 – моменты открытия и закрытия клапана. С другой стороны, из условия неразрывности газовой струи имеем ωг = Сп · Fп (i · f)-1, где Сп – средняя скорость поршня; i – число одноименных клапанов; Fп – площадь поршня. Тогда Ф = 30ηv · i · f · n-1, где n – число оборотов двигателя. Площадь проходного сечения клапана f при угле его конической фаски αф для текущего подъема hкл определяется как боковая поверхность усеченного конуса (рис. 4.12) f = π h1(dг+d1)/2, где h1 = hкл cos αф – длина образующей конуса; d1 = dг + 2h1 · sin αф. Таким образом, Ф = 15 · ηv · i · f · n-1 · π · hкл · (dг+d1) cos αф. Фазы газораспределения (процессы впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов) обеспечиваются своевременным открытием и закрытием соответствующих клапанов (рис. 4.13). Чтобы через впускное отверстие поступило больше свежей горючей смеси, впускной клапан должен быть полностью открыт к тому моменту, когда поршень пойдет вниз. Для этого клапан начинает открываться еще до начала такта впуска, т. е. до подхода поршня к ВМТ на расстоянии, соответствующем 33° поворота коленчатого вала. Рис.4.12. К определению проходного сечения клапана
Закрывается впускной клапан с запаздыванием, т. е. после прохождения поршнем НМТ на расстояние, соответствующее 79° поворота коленчатого вала. Горючая смесь из-за инерционного напора струи продолжает поступать в цилиндр, когда поршень уже начал движение вверх, что обеспечивает лучшее наполнение цилиндра. Выпускной клапан начинает открываться еще до полного окончания рабочего хода, до подхода поршня к НМТ на расстояние, соответствующее 47° поворота коленчатого вала. В этот момент газы под давлением начинают интенсивно выходить из цилиндра, при этом их давление и температура быстро снижаются. Это значительно улучшает очистку цилиндра от отработавших газов и предохраняет двигатель от перегрева. Выпуск завершается после прохождения поршнем ВМТ, когда коленчатый вал повернется еще на 17°. Существует такой момент (в течение поворота коленчатого вала на 50°), когда открыты одновременно оба клапана - впускной и выпускной (см. рис.4.13). Но так как промежуток времени очень мал, перекрытие клапанов не приводит к проникновению отработавших газов во впускной трубопровод. При этом инерция уходящего потока отработавших газов вызывает подсос горючей смеси в цилиндр, и тем самым улучшается его наполнение.
Рис.4.13. Диаграмма фаз газораспределения: 1 – работа впускных клапанов; 2 – работа выпускных клапанов
Клапанный механизм В газораспределительном механизме с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала клапаны имеют привод через передаточные детали (толкатели, штанги и коромысла). Клапаны служат для открытия и закрытия впускных и выпускных каналов, соединяющих цилиндры с газопроводами системы питания. Клапан (рис. 4.14,а) состоит из плоской головки 16 и стержня 9, соединенных между собой плавным переходом. Диаметр головки впускного клапана делают значительно больше, чем диаметр выпускного, с целью лучшего наполнения цилиндров горючей смесью. Клапаны подвержены влиянию высоких температур, поэтому их изготовляют из высококачественных сталей. Впускные клапаны делают из хромистой стали, выпускные - из жаростойкой, потому что последние соприкасаются с горячими отработавшими газами и нагреваются до температуры 600 - 800 °С. Установка в головке цилиндров седел клапанов 15 - специальных вставок из жаропрочного чугуна - вызвано высокой температурой нагрева клапанов. Применение вставных седел повышает срок службы головки цилиндров и клапанов. Рабочие поверхности клапанов делают коническими под углами 45 или 30°, способствует плотному прилеганию головок клапанов к их седлам. Стержни 9 клапанов, имеющие цилиндрическую форму, перемещаются в чугунных или металлокерамических втулках 8, запрессованных в головку блока. На конце стержня проточены цилиндрические канавки под выступы конических сухариков 10. Сухарики прижимаются пружиной 2 к конической поверхности тарелки 1. Для повышения работоспособности газораспределительного механизма в двигателях ЯМЗ, КамАЗ и автомобилей семейства «Москвич» клапана прижимаются к седлам не одной, а двумя пружинами. Чтобы при поломке одной из пружин ее витки не попадали между витками другой и не нарушалась безотказная работа клапанного механизма направление витков пружин делается различным,. Рис.4.14. Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-130 с механизмом вращения: а – выпускной клапан, установленный на головке цилиндров; б,в – соответственно начальное и конечное рабочие положения механизма вращения клапана
Для устранения возможной утечки масла в цилиндры через зазор между втулкой и стержнем клапана при такте впуска на впускных клапанах под опорные шайбы или в верхней части направляющих втулок устанавливают резиновые манжеты или колпачки 11 (см. рис. 4.5), которые при открытии клапанов плотно прижимаются к его стержню и к направляющей втулке. Для лучшего отвода тепла от выпускных клапанов в двигателях ЗИЛ-130 и ЗМЗ-53-11 полость клапана делают полой и заполняют на 3/4 объема металлическим натрием 13 (см. рис. 4.14,а). Натрий имеет высокую теплопроводность и плавится при температуре 98 °С. Расплавленный натрий во время работы двигателя омывает внутреннюю полость клапана, при этом теплота от его головки передается к стержню и через направляющую втулку и головку цилиндров отводится к охлаждающей жидкости. Клапанный привод двигателей ЗМЗ (см. рис. 4.5) состоит из сухариков 11 и тарелки 9, конической втулки 10, плотно охватывающей сухарики и соприкасающейся с тарелкой 9 узким кольцевым пояском. Такое расположение уменьшает трение в соединении, и клапан может проворачиваться под действием усилия, передаваемого через коромысло. Это способствует снятию нагара с головки и седла клапана. Этой же цели служит механизм принудительного вращения, которым снабжены выпускные клапаны V-образных карбюраторных двигателей ЗИЛ. Механизм принудительного вращения содержит корпус 6 (см. рис. 4.14,а), расположенный в углублении головки цилиндра 14 на направляющей втулке 8, закрепленной замочным кольцом 7, пять шариков 5, установленных вместе с возвратными пружинами 12 в наклонных пазах корпуса, опорную шайбу 4 и коническую дисковую пружину 11. Пружина 11 и шайба 4 свободно надеты на выступ корпуса и закреплены на нем замочным кольцом 3. Если усилие пружины 2 невелико при закрытом клапане (рис. 4.14,б), дисковая пружина 11 выгнута наружным краем вверх, а внутренним упирается в заплечики корпуса 6. При этом шарики 5 в конических пазах корпуса отжаты пружинами 12 в крайнее положение. Усилие пружины 2 возрастает когда клапан начинает открываться, в результате чего дисковая пружина 11 (см. рис. 4.14,б,в) выпрямляется и передает усилие пружины 2 на шарики 5, которые, перекатываясь по наклонным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину 11, опорную шайбу 4, клапанную пружину 2 и сам клапан относительно его первоначального положения. Усилие клапанной пружины 2 уменьшается во время закрытия клапана, при этом дисковая пружина 11 прогибается до своего исходного положения и освобождает шарики 5, которые под действием 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. Плотное прилегание головки клапана к седлу обеспечивается тепловым зазором между стержнем клапана и носком (винтом) коромысла или болтом толкателя. Из-за нагрева клапанов, изнашивания и нарушений регулировок тепловые зазоры в клапанах меняются. Если зазор в клапанах увеличен, то они открываются не полностью, в результате чего ухудшается наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания, а также повышаются ударные нагрузки на детали клапанного механизма. Чтобы избежать утечки газов, образования нагара и обгорания рабочих поверхностей седла и клапана, клапаны должны плотно прилегать к седлу. В противном случае при такте сжатия рабочая смесь может попадать в выпускной газопровод, а в такте расширения газы, имеющие высокую температуру, могут прорываться во впускной газопровод, в результате чего в этих газопроводах возможны хлопки или вспышки. Для плотного прилегания головки клапана к седлу тепловой зазор устанавливают между рычагом 8 (см. рис. 4.6,б) привода клапана 6 и кулачком 5 при верхнем расположении распределительного вала (у двигателей ВАЗ-2105, -2107) или между носком коромысла 1 (см. рис. 4.5) и торцом стержня клапана 14 при нижнем расположении распределительного вала (у двигателей ЗИЛ-130, КамАЗ-740, ЗМЗ-53-11 и др.). В двигателях автомобилей ВАЗ (с приводом на задние колеса) тепловой зазор должен находиться в пределах 0,15 мм как для впускных, так и для выпускных клапанов. Указанный зазор устанавливают между рычагом 8 и кулачком 5 на двигателе в холодном состоянии, отпуская контргайку 2 и вращая регулировочный болт 1. В двигателях переднеприводных автомобилей ВАЗ зазор h между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами должен быть (0,2±0,05) мм для впускных клапанов и (0,35±0,05) мм для выпускных (см. рис. 4.7). Толщина регулировочных шайб меняется от 3 до 4,25 мм с интервалом через каждые 0,05 мм. Толщина шайбы маркируется на ее поверхности. При верхнем расположении распределительного вала у двигателей автомобилей семейства «Москвич» (с приводом на задние колеса) тепловой зазор устанавливают между наконечником 3, регулировочного болта 1 и торцом стержня клапана 6 (зазор h см. на рис. 4.6,а). В непрогретых двигателях ЗИЛ-130, ЯМЗ-238 и ЗМЗ-53-11 зазор впускных и выпускных клапанов должен быть 0,25 - 0,30 мм, на дизелях КамАЗ зазор у впускных клапанов составляет 0,25 - 0,30 мм, а у выпускных - 0,35 - 0,40 мм. Регулировочный винт 1 с контргайкой 2, ввернутый в коромысло 3 служит для регулировки зазора в клапанах (рис. 4.15). Рис.4.15. Проверка и регулировка теплового зазора
Толкатели служат для передачи усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. Они изготавливаются из стали или чугуна. Толкатели бывают цилиндрическими или рычажно-роликовыми (рис. 4.20). В дизелях ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 используются рычажно-роликовые толкатели качающегося типа (рис. 4.20,а), установленные на оси 6 над распределительным валом. Ролик 5 толкателя 4 опирается на кулачок распределительного вала. При перекатывании ролика по кулачку трение скольжения заменяется трением качения, так как ось ролика вращается на игольчатых подшипниках. Сверху на толкатель опирается штанга 3. В двигателях ЗИЛ-130, ЗМЗ-53-11 и КамАЗ-740 применяют цилиндрические толкатели 11 (рис. 4.20,6), установленные в специальных отверстиях – направляющих, причем у дизеля КамАЗ-740 направляющие съемные. Внутренняя полость толкателя имеет сферическую поверхность 8 под штангу и отверстие 9 для слива масла. Торцовую поверхность 10 стальных толкателей в месте соприкосновения с кулачком для повышения работоспособности наплавляют специальным износостойким чугуном. Штанги служат для передачи усилия от толкателей к коромыслам. Они бывают из дюралюминиевого стержня (двигатели ЗМЗ-53-11 и ЗМЗ-24-04) со стальными сферическими наконечниками или из стального прутка с закаленными концами (двигатели ЗИЛ-130). В дизелях ЯМЗ и КамАЗ штанги 3 (см. рис. 4.20,б) делают из стальной трубки. Штанги с одной стороны упираются в сферические поверхности регулировочных винтов 2 (см. рис. 4.20,а), ввернутых в коромысла 1, а с другой - в толкатели. На концах штанг напрессовывают стальные сферические наконечники 7.
Рис.4.20. Детали привода клапанов дизелей: а – ЯМЗ; б - КамАЗ
Коромысло служит для передачи усилия от штанги к клапану. Коромысло представляет собой неравноплечий рычаг, изготовленный из стали или чугуна. Для уменьшает хода толкателя и штанги и снижения сил инерции, возникающих при их движении плечо а коромысла изготовляют примерно в 1,5 раза больше плеча b. Наличие длинного плеча коромысла способствует также повышению долговечности деталей привода клапанов. Коромысла карбюраторных двигателей находятся на общей полой оси, в конце которой запрессованы заглушки. Такое расположение позволяет подводить масло к бронзовым втулкам коромысел и к сферическим наконечникам регулировочных болтов. Оси в сборе с коромыслами устанавливают с помощью стоек на каждой головке цилиндра. На дизелях оси коромысел выполнены за одно целое со стойками, и каждое коромысло качается на своей оси. СИСТЕМА СМАЗКИ |
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |