Тема 4.Особливості будови двигунів вантажних автомобілів та їх технічното обслуговування (ТО). 26.01.2023. Заняття №9. Будова газорозподільного механізму.
1.Опрацювати заняття та законспектувати в зошит: пункт 2.3 стор.41 - 57 Підручник.
Призначення, загальна будова та схема роботи
Газорозподільний механізм призначений для своєчасного впуску в циліндри свіжого повітря (дизелі) або пальної суміші (карбюраторні двигуни), випуску відпрацьованих газів, а також для надійної ізоляції внутрішньої порожнини циліндрів від зовнішнього середовища під час тактів стиску й робочого ходу. У чотиритактних двигунах застосовують два типи газорозподільних механізмів з нижнім розміщенням клапанів, коли вони розміщені у блоцізбоку від циліндрів, або з верхнім — з клапанами в головці блока. На сучасних тракторних і автомобільних двигунах застосовуються газорозподільні механізми з верхнім(підвісним) розміщенням клапанів. Таке розміщення клапанів, у порівнянні з нижнім, забезпечує компактність камери згоряння, зменшення витрат тепла через її стінки, а також питому витрату палива.
Діє газорозподільний механізм так. Від шестерні 1 колінчастого вала через шестерні 2 і 14 обертання передається розподільному валу 13. При обертанні розподільного вала його кулачки своїми виступами діють на штовхані 12. Зусилля відштовхачів, через штангу 11 і регулювальний гвинт 10, передається на праве плече коромисла 7, яке повертає його навколо вісі коромисел, встановленої на стояку 8. Ліве плече коромисла діє на стержень клапана 3.
Зусилля від стержня клапана передається на пружину 5, яка стискається. Клапан при цьому переміщується вниз, як і його тарілка відносно гнізда клапана, відкриваючи отвори впускного або випускного клапанів в головці циліндрів. В циліндр надходить чисте повітря (пальна суміш) або виходять відпрацьовані гази.
Найбільше клапан відкритий тоді, коли штовхач розташований на вершині кулачка. Пружина 5 при цьому повністю стиснута. При подальшому обертанні розподільного вала кулачок не діє на штовхач. Пружини переміщають клапан уверх, а тарілка клапана щільно притискається до його гнізда.
При роботі двигуна його деталі нагріваються і збільшуються в розмірі. Щоб забезпечити щільність закривання клапанів, між стержнями клапанів і коромислами передбачено деякі зазори, так званий тепловий зазор. Через певний час роботи двигуна зазори змінюються, тому для регулювання їх на коромислі встановлюють регулювальний гвинт 10 з контргайкою 9.
Недостатній тепловий зазор зумовлює нещільну посадку тарілки клапана у гніздо, що призводить до проривання гарячих газів, і клапан перегрівається. Можливе обгоряння робочої фаски і жолоблення тарілки.
Збільшення зазора зменшує час і величину відкриття клапана, що призводить до зменшення наповнення циліндра свіжим зарядом і очищення циліндра від продуктів згоряння.
Робота двигуна зі збільшеними тепловими зазорами супроводжується дзвінкими стуками.
За робочий цикл чотиритактного двигуна виконується одне відкриття впускного і випускного клапанів. Для цього розподільний вал повинен за робочий цикл робити один оберт, а колінчастий вал за цей час — два оберти.
Розподільний вал відливають з чавуну або виготовляють із сталі. Він має опорні шийки, кулачки, із шестірнею привода масляного насоса і розподільника системи запалювання, ексцентрик привода паливного насоса. У двигуні ЗМЗ-53 цей ексцентрик і противага встановлені на шпонці на передньому кінці розподільного вала.
Шийки вала, кулачки й ексцентрики піддають поверхневому загартуванню, а потім шліфують. Для зручності встановлювання шийки вала мають різний діаметр, який зменшується від переднього до заднього кінця вала. Для кожного циліндра на валу є впускний і випускний кулачки. Однойменні кулачки різних циліндрів у рядних чотирициліндрових двигунах розміщені під кутом 90°, у V-подібних восьмициліндрових — під кутом 45°.
Розподільний вал обертається у втулках, внутрішня поверхня яких залита бабітом. У У-подібних двигунах вал розміщений між правим і лівим рядами циліндрів. У двигуні ГАЗ-24 праворуч.
За час робочого циклу чотиритактного двигуна, тобто за два оберти колінчастого зала, розподільний вал має відкрити один раз усі клапани двигуна, зробивши для цього один оберт. Щоб це забезпечити, кількість зубів шестірні або зірочки розподільного вала має бути вдвічі більшою від кількості зубів шестірні колінчастого вала.
У двигунах ЗМЗ-53, ЗИЛ-130 і ГАЗ-24 вал приводиться в обертальний рух двома шестернями з косими зубами, одну з яких кріплять на колінчастому, а другу на розподільному валу. Шестерні колінчастого вала стальні, а шестерні розподільних валів двигунів ЗМЗ-53 і ГАЗ-24 — текстолітові з чавунною маточиною. У двигуна ЗИЛ-130 шестірня розподільного вала виготовлена з чавуну. Шестерні треба встановлювати так, щоб позначки, які є на їх зубах, збігалися. Щоб запобігти осьовому переміщенню розподільного вала, до передньої стінки блока циліндрів двома болтами прикручено стальний опорний фланець.
У двигуні КамАЗ-740 обертання розподільного вала здійснюється від шестірні колінчастого вала через проміжні шестерні, які розміщені па задньою у торці блока двигуна і установлені за позначками. Осьовому переміщенню запобігає підшипник задньої опори, який кріплять до блока трьома болтами.
Штовхачі стальні або чавунні, поверхні їх термічно обробляють і шліфують. У двигунах ЗМЗ-53, ЗИЛ-130, КамАЗ-740; ГАЗ-24 штовхачі виготовлені у вигляді циліндричного стаканчика, в який зверху вставляють штату.
Штанги виготовляють із стальних або дюралюмінієвих трубок, в які запресовують з обох боків стальні наконечники сферичної форми, які внизу впираються у штовхач, а вгорі — у виїмку плеча коромисла. Із збільшенням частоти обертання колінчастого вала понад 5000 об/хв штанги починають вібрувати, що погіршує роботу -двигуна. У зв'язку з цим на двигунах АЗЛК-412, частота обертання колінчастих валів яких понад 5000 об/хв, розподільний вал розміщений вгорі, а кулачки його діють безпосередньо на коромисла.
В отвори коромисел запресовані бронзові втулки. Коромисла встановлюють на порожнистій осі, яка закріплена в стояках на головці блока циліндрів,
Циліндричні пружини, встановлені на осі між коромислами, обмежують їх поздовжнє зміщення. В одне плече коромисла вкручують гвинт з контргайкою.
Клапан, який складається з головки і стержня, закриває впускний або випускний канал головки циліндрів. Щоб циліндри краще наповнювалися пальною сумішшю, головки впуск¬них клапанів виготовляють більшого діаметра, ніж головки випускних. У зв'язку з цим у двигуні ГАЗ-24 впускні клапани мають тюльпаноподібну головку. Фаска головки клапана, скошена під кутом 45 або 30°, щільно прилягає до фаски сідла.
Сідла клапанів виготовляють у вигляді кілець із жароміцної сталі і запресовують у головку блока циліндрів.
Впускний клапан виготовляють з хромистої, а випускний з жароміцної (сильхромової) сталі. Щоб збільшити строки служби впускних клапанів деяких двигунів, у тому числі ЗИЛ-130, роблять жароміцну наплавку посадочної фаски. Для кращого відведення тепла стержні випускних клапанів двигунів ЗМЗ-53 і ЗИЛ-130 виготовляють порожнистими і наповнюють натрієм. Клапани менше спрацьовуються, якщо вони під час роботи провертаються навколо своєї осі. У двигунах ЗМЗ-53 і ГАЗ-24 клапани обертаються завдяки встановленню між упорною шайбою і сухарями загартованої конічної втулки, зовнішній конус якої не повністю збігається з внутрішнім конусом упорної шайби, а випускні клапани двигуна ЗИЛ-130 мають навіть механізм примусового обертання, який міститься між нижньою упорною шайбою пружини клапана і поверхнею головки циліндрів.
Напрямні втулки стержнів клапанів виготовляють з чавуну або металокераміки і запресовують у головку циліндрів. Стопорне кільце або буртик на верхньому кінці втулок запобігають їх зміщенню в осьовому напрямі..
Пружину виготовляють із спеціального стального пру ясного дроту. Вона призначена для щільної посадки клапана в сідло. Пружина удирається одним кінцем у шайбу на головці циліндра, а другим в упорну шайбу, яку утримують два конічні сухарі, що входять у кільцеву виточку стержня клапана. На стержнях впускних клапанів установлюють гумові ковпачки, які зменшують попадання масла в циліндри.
Для забезпечення щільної посадки клапана в сідло під час роботи, коли стержень подовжується, між клапаном і штовхачем або коромислом повинен бути тепловий зазор який контролюють на холодному двигуні.
Фази газорозподілу.
Найбільшу потужність двигун має тоді, коли циліндри наповнені свіжою пальною сумішшю і добре очищені від відпрацьованих газів. Цього можна досягти, відкриваючи і закриваючи клапани з деяким випередженням або запізненням відносно мертвих точок. Моменти початку відкривання і кінця закривання клапанів, виражені в градусах кута повороту колінчастого вала, називають фазами газорозподілу .
У карбюраторних двигунах впускний клапан відкривається тоді, коли кривошип не дійшов 10...250 до ВМТ (у кінці такту випуску), а закривається після того, як кривошип вала пройде НМТ на 50...750 (на початку такту стиску). Тривалість відкривання впускного клапана становить 240...2800 кута повороту колінчастого вала..
Випускний клапан відкривається в кінці робочого ходу з випередженням на 50...700 до НМТ, а закривається на початку такту випуску із запізненням на 20...500 після ВМТ. Тривалість відкривання випускного клапана дорівнює 250...280е.
У сучасних двигунів, які працюють при значній частоті обертання колінчастого вала, необхідно забезпечити більше наповнення циліндрів свіжим зарядом і краще очищення їх від відпрацьованих газів. Це забезпечується різними шляхами. Один з них — відкриття впускного клапана з деяким випередженням до моменту переміщення поршня в ВМТ при такті випуску, а закриття з деяким запізненням після переміщення поршня через НМТ при такті стиску. Випускний клапан відкривається з деяким випередженням наприкінці такту розширення, а закривається з деяким запізненням при такті впуску. У двигуні є період, протягом якого впускний і випускний клапани відкриті одночасно, який називається перекриттям клапанів.
Момент відкривання і закривання клапанів визначають кутом повороту колінчастого вала. Тривалість відкритого стану клапанів виражена у градусах повороту колінчастого вала відносно мертвих точок називають фазами газорозподілу.
Графічне зображення моментів відкриття й закриття клапанів кутами повороту колінчастого вала називається діаграмою фаз газорозподілу.
Фази газорозподілу залежать від номінальної частоти обертання колінчастого вала, профілю кулачків розподільного вала та взаємного розташування кулачків впускних і випускних клапанів кожного циліндра.
Робота багатоциліндрових двигунів.
Для забезпечення рівномірної роботи багатоциліндрового двигуна треба, щоб робочі ходи здійснювалися в різних циліндрах через однакові кути повороту колінчастого вала. Порядок роботи двигуна — це послідовність здійснення однойменних тактів у його циліндрах. Порядок роботи залежить від розміщення шатунних шийок колінчастого вала і кулачків розподільного вала. Циліндри рядних двигунів нумерують від переднього кінця колінчастого вала. Так само нумерують циліндри V-подібних двигунів, але спочатку ряд, розміщений з правого боку за ходом автомобіля.
У чотирициліндрових двигунах шатунні шийки розміщені попарно: 1-а з 4-ю і 2-а з 3-ю під кутом 180° і тому можливі дві такі послідовності роботи: 1—3—4—2 (АЗЛК-412) або 1—2— 4—3 (ГАЗ-24). У восьмициліндрових V-подібних двигунах шатунні шийки розміщені під кутом 90° одна відносно іншої. Послідовність роботи така: 1—5—4—2—6—3—7—8.
2.Переглянути відео
3. Виконати тести.
1.Газорозподільний механізм призначений для*
2 балла
2.Кількість оборотів розподільного вала у порівнянні з кількістю оборотів колінчастого вала*
2 балла
3.Зменшує час і величину відкриття клапана, що призводить до зменшення наповнення циліндра свіжим зарядом і очищення циліндра від продуктів згоряння*
2 балла
4.Для кращого наповнення циліндрів свіжим зарядом повітря впускний клапан*
2 балла
5.Перекриттям клапанів називається період, протягом якого впускний і випускний клапани*
2 балла
