8 (495) 988-61-60

Без выходных
Пн-Вск с 9-00 до 21-00

Грм с верхним расположением распредвала


Тема 13:"Газораспределительный механизм" - Автомеханик. Персональный сайт преподавателя Добровольского Е.И.

Подробности
Автор: Добровольский Е.И.

Опубликовано: 27 Октябрь 2013

 

Основные типы механизмов газораспределения

Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси (у карбюраторных двигателей) или воздуха (у дизелей) и для выпуска отработавших газов. При тактах сжатия и рабочего хода газораспределительный механизм надежно изолирует камеры сгорания от окружающей среды.

Все четырехтактные карбюраторные двигатели и дизели имеют клапанные газораспределительные механизмы. У этих двигателей впуск горючей смеси или воздуха происходит через впускные клапаны, а выпуск отработавших газов — через выпускные клапаны.

У двухтактных двигателей роль клапанов выполняют три окна: выпускное, впускное и продувочное. Процесс газораспределения у двухтактных двигателей реализуется с помощью кривошипно-шатунного механизма, который при возвратно-поступательном движении поочередно открывает и закрывает окна, осуществляя впуск в цилиндр горючей смеси или выпуск отработавших газов, а также сжатие рабочей смеси и рабочий ход.

Газораспределительные механизмы могут иметь нижнее или верхнее расположение клапанов.

Газораспределительные механизмы с нижним расположением клапанов и распределительного вала (рис. 1). В настоящее время они встречаются редко (двигатели автомобилей ЗИЛ-157КД и ГАЗ-52-04). Распределительный вал  в этом случае расположен в блоке цилиндров  и на его кулачки 10 непосредственно опираются толкатели 9, в которые ввернуты регулировочные болты 7 с контргайками 8. Гнездо 1 клапана 2 запрессовано в блок цилиндров, а сам клапан помещен в направляющей втулке 3. Закрывается клапан пружиной 4, одним концом упирающейся в блок цилиндров, а другим — в тарелку пружины 6. Тарелка пружины удерживается на нижнем конце стержня клапана при помощи сухарей 5, вставленных в кольцевую проточку. Преимуществом такого механизма является простота устройства, небольшое количество деталей и низкая стоимость.

К недостаткам относят сложность регулировки тепловых зазоров между стержнем клапана и регулировочным болтом толкателя. Наполнение цилиндров при нижнем расположении клапанов недостаточное, так как горючей смеси для поступления в цилиндр нужно проделать сложный путь, проходя горизонтальные участки и подъемы.

 

Рис.1. Газораспределительный механизм с нижним расположением клапанов и распределительного вала

Современные двигатели обычно имеют газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов, так как в этом случае камера сгорания получается компактной, улучшается наполнение цилиндров, упрощается регулировка клапанов и значительно уменьшаются потери теплоты с охлаждающей жидкостью (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, КамАЗ-5320, ГАЗ-3110 «Волга». ВАЗ-2108 «Спутник»).

Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала (рис. 2). Такие механизмы имеют более сложное устройство и применяются на двигателях автомобилей ЗИЛ-433100, -5301, «ГАЗель», «Волга», ГАЗ-3307. У этих двигателей распределительный вал 10 расположен в блоке цилиндров 19. На кулачки вала опираются толкатели 9, которые при помощи штанг 18 через регулировочные винты 16 передают усилие на коромысло 15, а с него на стержень клапана 2. Седло клапана 1 запрессовано в головку блока цилиндров. Механизм более сложный и дорогой по сравнению с механизмом с нижним расположением клапанов, но процесс регулировки тепловых зазоров намного проще, так как подготовительная работа заключается в снятии крышки головки блока 14. При таком механизме улучшается наполнение цилиндров горючей смесью или воздухом, а также очистка цилиндров от отработавших газов.

 

Рис.2. Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала

При верхнем расположении распределительного вала  отсутствуют толкатели и штанги, вследствие чего уменьшаются масса и инерционные силы клапанного механизма, что дает возможность увеличить частоту вращения коленчатого вала и уменьшить уровень шума при работе двигателя.

Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и распределительного вала (рис. 3). Он проще по устройству, так как у него отсутствуют толкатели и штанги. Коромысла 10 устанавливаются на осях коромысел 9 и одним концом опираются на кулачки распределительного вала 11. В другой конец ввернут регулировочный винт 6, который и передает усилия на стержень клапана 2.

 

Рис.3. Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и распределительного вала

Недостатком этого механизма является более сложное устройство привода распределительного вала.

Верхнее расположение распределительного вала применяют в быстроходных двигателях, так как в этом случае движение передается от кулачка распределительного вала через коромысло на клапан и можно отказаться от промежуточных деталей механизма газораспределения (толкателей и штанг), имеющих возвратно-поступательное движение и большую инерцию.

В двигателях заднеприводных автомобилей ВАЗ (рис.4) распределительный вал расположен в отдельном картере на головке 1 блока цилиндров и вращается в подшипниках скольжения. Привод к клапанам 2, размещенным в один ряд, осуществляется непосредственно от кулачков 6 распределительного вала через одноплечие рычаги (рокеры) 4. Одним концом одноплечий рычаг опирается на стержень клапана, другим — на сферическую головку болта 7 и удерживается на ней при помощи шпилечной пружины.

 

Рис. 4. Газораспределительный  механизм  двигателей с верхним расположением распределительных валов автомобилей  ВАЗ-2105, -2107 «Жигули»: 1 – головка цилиндров;   2 – клапан;  3 – маслоотражательный колпачок;   4 – рычаг клапана;   5 – корпус подшипников распределительного вала;  6 – распределительный вал;   7 – регулировочный болт;   8 – контргайка болта;  А – зазор между рычагом и кулачком распределительного вала

В двигателях автомобилей «Москвич» (рис. 5) клапаны 1 расположены в два ряда и приводятся в действие коромыслами 3 от кулачков 2 распределительного вала. Для регулировки теплового зазора в клапанах служит регулировочный болт 5 с контргайкой 6, который связан со сферическим наконечником 4.

В двигателях переднеприводных автомобилей ВАЗ-2108 «Спутник», ВАЗ-2109 верхний распределительный вал установлен в отдельном корпусе 4 (рис. 6), расположенном на головке блока цилиндров 1, в которую запрессованы чугунные седла клапанов и направляющие втулки клапанов 2. Верхняя часть втулок уплотняется металлорезиновыми маслоотражательными колпачками 7.

  

Рис.5. Газораспределительный механизм двигателя с верхним расположением распределительного вала автомобиля «Москвич-21412»: 1 — клапаны; 2 — кулачки; 3— коромысла; 4 — сферический наконечник;  5 — болт; 6 — контргайка; h — тепловой зазор

Клапаны 2 приводятся в действие непосредственно кулачками 5 через цилиндрические толкатели 3 без промежуточных рычагов. В гнездах толкателей находятся шайбы 6 для регулировки зазора 8 в клапанном механизме.

    

 

Рис. 6. Газораспределительный механизм двигателей с верхним расположением распределительных валов автомобилей  ВАЗ-2108 «Спутник», ВАЗ-2109: 1 — головка цилиндров; 2 — клапан; 3 — толкатель; 4 — корпус распределительного вала; 5 — кулачок; 6 — регулировочная шайба; 7 — маслоотражательный колпачок; 8 — тепловой зазор

 

 

Рис. 7. Газораспределительный механизм двигателя с верхним расположением распределительных валов автомобиля ГАЗ-3110 «Волга»

Во время сжатия и рабочего хода клапаны неподвижны и пружинами плотно прижаты к гнездам, закрывая впускные и выпускные каналы. При вращении коленчатого вала вращение через шестерни передается на распределительный вал, который, вращаясь, кулачками набегает на толкатели и поднимает их вместе со штангами. Штанга поворачивает на оси коромысло, которое бойком нажимает на стержень клапана и опускает его, открывая впускной или выпускной трубопроводы. При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок выходит из-под толкателя, освобождая толкатель и коромысло, и клапанный механизм под действием пружин возвращается в первоначальное положение. Затем весь процесс повторяется.

Механизм газораспределения V-образного двигателя

На V-образных восьмицилиндровых двигателях применяют верхнее расположение клапанов (рис. 8). Нижний распределительный вал таких двигателей, установленный в развале блока, является общим для клапанов правого и левого рядов цилиндров.

Открытие клапанов  впускного 6 и выпускного 2, перемещающихся в направляющих втулках, происходит под действием усилия, передаваемого от кулачков и через толкатели 8 штанги 7 и коромысла 4, установленные на осях 5 коромысел. Закрытие клапанов осуществляется под действием пружин, нижние концы которых упираются в шайбы. При наличии у выпускных клапанов механизма вращения их пружины опираются на опорные шайбы этих механизмов. Верхними концами пружины обоих клапанов упираются в тарелки. За два оборота коленчатого вала впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра открываются один раз, а распределительный вал за этот период делает один оборот. Следовательно, распределительный вал вращается в два раза медленнее коленчатого вала. Поэтому зубчатое колесо распределительного вала имеет в два раза больше зубьев, чем ведущая шестерня коленчатого вала.

 

 

Рис. 8. Газораспределительный механизм V-образного двигателя: 1 — выпускной трубопровод;

 2 — выпускной клапан; 3 — впускной трубопровод; 4 — коромысло; 5 — ось коромысла; 6 — впускной клапан; 7 — штанга; 8 — толкатель; 9 — распределительный вал

Распределительный вал. Распределительный вал изготавливают из стали или специального чугуна и подвергают термической обработке. Профиль его кулачков, как впускных, так и выпускных, у большинства двигателей делают одинаковым.

 

Рис.9. Распределительный вал

Одноименные (впускные и выпускные) кулачки располагаются в четырехцилиндровом двигателе под углом 90°, в шестицилиндровом — под углом 60°, а в восьмицилиндровом — под углом 45°. При шлифовании кулачкам придают небольшую конусность. Взаимодействие сферической поверхности торца толкателей 19 с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в процессе работы.

Начиная с передней опорной шейки, диаметр шеек уменьшается, что облегчает установку распределительного вала в картере двигателя. Число опорных шеек обычно равно числу коренных подшипников коленчатого вала. Втулки  опорных шеек изготавливают из стали, а внутреннюю поверхность их покрывают антифрикционным сплавом.

Привод распределительного вала. Распределительный вал приводится от коленчатого вала зубчатой, цепной передачей или посредством зубчатого ремня. На двигателях ЗИЛ-508 автомобилей семейства ЗИЛ ведущая шестерня 1 (рис. 10) установлена на переднем конце коленчатого вала, а ведомое колесо 8 — на переднем конце распределительного вала и закреплено гайкой.

Зубчатые колеса привода должны входить в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов, что обеспечивает правильность заданных фаз газораспределения и порядка работы двигателя. Поэтому при сборке двигателя зубчатые колеса вводятся в зацепление по меткам (метка «а» на рис.10) на их зубьях (на впадине между зубьями колеса и на зубе шестерни).

 

Рис. 10. Установочные метки на распределительных шестернях:

1- ведущая шестерня; 2 – ведомая шестерня; а – метки

Чтобы уменьшить уровень шума зубчатых колес, их изготавливают с косыми зубьями и из различных материалов. На коленчатом валу устанавливают стальную шестерню, а на распределительном — чугунное (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, МАЗ-5335) или текстолитовое колесо (двигатели автомобилей ГАЗ-3307, -3302. -2705 «ГАЗель»).

В двигателях автомобилей ВАЗ (с приводом на задние колеса) газораспределительный механизм приводится в действие от коленчатого вала двухрядной втулочно-роликовой цепью 4 (рис. 11), которая соединяет ведущую звездочку 1 коленчатого вала со звездочкой 5 распределительного вала и звездочкой 2 валика привода масляного насоса и распределителя зажигания. При резком изменении частоты вращения коленчатого вала появляются колебания ветви цепи, для гашения которых служит пластмассовая колодка 3 (успокоитель). С противоположной стороны колодки 3 размещается башмак 7 натяжного устройства. Один конец башмака закреплен на оси, а другой соединяется с регулировочным механизмом 6, прижимающим башмак к цепи. Цепь натягивают при помощи гайки  регулировочного механизма.

 

Рис.11.Цепной привод распределительного вала

В двигателях переднеприводных легковых автомобилей ВАЗ-2108 «Спутник», ВАЗ-2109 и других привод газораспределительного механизма (рис.12) состоит из двух зубчатых шкивов 1 и 4, установленных на коленчатом и распределительном валах 5, натяжного ролика 3 и зубчатого ремня 2. Этим же ремнем приводится во вращение и шкив насоса охлаждающей жидкости.

 

Рис.12.Ременной привод распределительного вала

Основной особенностью такого привода является зубчатый эластичный ремень с зубьями полукруглой формы. Его изготавливают из маслостойкой резины, армированной кордом из стекловолокна. Зубья для повышения износостойкости покрыты эластичной тканью.

Детали клапанного привода

В газораспределительном механизме с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала клапаны имеют привод через передаточные детали (толкатели, штанги и коромысла).

Толкатели. Они предназначены для передачи усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. Изготавливают их из стали или чугуна. Толкатели (рис.13) бывают цилиндрические и рычажно-роликовые. В дизелях ЯМЗ-236М2 и -238М2 применяют рычажно-роликовые толкатели качающегося типа (рис. 13, а), установленные на оси 1 над распределительным валом. Ролик 2 толкателя 3 опирается на кулачок распределительного вала. Ось ролика вращается на игольчатых подшипниках, поэтому при перекатывании ролика по кулачку трение скольжения заменяется трением качения, что повышает срок службы толкателя. Сверху на толкатель опирается штанга 4.

В двигателях ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и КамАЗ-740, Д-245.12 применяют цилиндрические толкатели 7(рис. 13, б), установленные в специальных отверстиях — направляющих. В дизеле КамАЗ-740 применяют съемные направляющие. Внутренняя полость толкателя имеет сферическую поверхность 8 под штангу и отверстие 9 для слива масла. Для повышения работоспособности торцовую поверхность 10 стальных толкателей в месте соприкосновения с кулачком наплавляют специальным износостойким чугуном.

Штанги. Для передачи усилия от толкателей к коромыслам служат штанги, которые изготавливают из стального прутка с закаленными концами (двигатели ЗИЛ-508) или стержня из алюминиевого сплава (двигатели ЗМЗ-511 и -4022) со стальными сферическими наконечниками.

В дизелях ЯМЗ и КамАЗ, Д-245.12 штанги 4 (рис. 13, б) делают обычно из стальной трубки. На концах штанг напрессовывают стальные сферические наконечники 11, которыми они с одной стороны упираются в сферические поверхности регулировочных винтов 5 (рис. 13, а), ввернутых в коромысла 6, а с другой — в толкатели.

Коромысла. Для передачи усилия от штанги к клапану служит коромысло, представляющее собой неравноплечий рычаг, изготовленный из стали или чугуна. Плечо а коромысла примерно в 1,5 раза больше плеча b. Наличие длинного плеча коромысла не только уменьшает ход толкателя и штанги, но и снижает силы инерции, возникающие при их движении, что способствует повышению долговечности деталей привода клапанов.

Коромысла карбюраторных двигателей расположены на общей полой оси 5 (рис. 8), в конце которой запрессованы заглушки, что позволяет подводить масло к бронзовым втулкам коромысел и сферическим наконечникам регулировочных болтов 15. Оси 13 в сборе с коромыслами устанавливают на каждой головке цилиндра с помощью стоек 16. На дизелях оси коромысел выполнены как одно целое со стойками и каждое коромысло качается на своей оси.

 

Рис. 13. Детали привода клапанов дизелей: а — ЯМЗ; б — КамАЗ; 1 — ось; 2 — ролик; 3, 7 — толкатели; 4 — штанги; 5 — регулировочный винт; 6 — коромысло; 8 — сферическая поверхность под штангу; 9 — отверстие для слива масла; 10 — наплавленная поверхность толкателей; 11 — наконечник; а и b — плечи коромысла

Клапаны. Открытие и закрытие впускных и выпускных каналов, соединяющих цилиндры с газопроводами системы питания, происходят при помощи клапанов. Клапан (рис. 14, а) состоит из плоской головки 16 и стержня 1, соединенных между собой плавным переходом. Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают значительно больше, чем диаметр выпускного.

Так как клапаны работают в условиях высоких температур, их изготавливают из высококачественных сталей. Впускные клапаны делают из хромистой стали, выпускные — из жаростойкой, так как последние соприкасаются с горячими отработавшими газами и нагреваются до температуры 600...800°С. Высокая температура нагрева клапанов вызывает необходимость установки в головке цилиндров специальных вставок 15 из жаропрочного чугуна, которые называются седлами. Применение вставных седел повышает срок службы головки цилиндров и клапанов.

Для плотного прилегания к седлам рабочие поверхности головок клапанов делают коническими, в виде тщательно обработанных фасок (под углами 45 или 30°).

Стержни 1 клапанов имеют цилиндрическую форму. Они перемешаются в чугунных или металлокерамических направляющих втулках 2, запрессованных в головку блока. На конце стержня проточены цилиндрические канавки под выступы конических сухариков 10, которые прижимаются к конической поверхности тарелки 9 под действием пружины 8.

В дизелях ЯМЗ, КамАЗ и двигателях автомобилей ГАЗ, «Москвич», ВАЗ для улучшения резонансной характеристики и повышения работоспособности газораспределительного механизма клапаны прижимаются к седлам не одной, а двумя пружинами. В этом случае направление витков пружин делается различным, чтобы при поломке одной из пружин ее витки не попали между витками другой и не нарушилась безотказная работа клапанного механизма.

На впускных клапанах под опорные шайбы или в верхней части направляющих втулок (у двигателей ЗИЛ, КамАЗ, ЗМЗ) устанавливают резиновые манжеты или колпачки, которые при открытии клапанов плотно прижимаются к его стержню и направляющей втулке, вследствие чего устраняется возможная утечка (подсос) масла в цилиндры через зазор между втулкой и стержнем клапана (при такте впуска).

 

Рис. 14. Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-431410 с механизмом вращения:

а — выпускной клапан, установленный на головке цилиндров; б, в — соответственно начальное и конечное рабочие положения механизма вращения клапана; 1 — стержень клапана; 2 — направляющая втулка; 3 — замочное кольцо; 4 — корпус механизма вращения; 5 — шарики; 6 — опорная шайба; 7 — замочное кольцо; 8 — пружина; 9 — тарелка; 10 — сухарики; 11 — дисковая пружина; 12 — возвратная пружина; 13 — металлический натрий; 14— головка цилиндров; 15 — седло; 16 — головка клапана

В двигателях ЗИЛ-508 и -511 для лучшего отвода теплоты от выпускных клапанов введено натриевое охлаждение. С этой целью клапан делают полым и его полость заполняют на 3/4 объема металлическим натрием 13 (рис. 14, а). Натрий имеет высокую теплопроводность и плавится при температуре 98 °С. Во время работы двигателя расплавленный натрий омывает внутреннюю полость клапана, при этом теплота от его головки передается к стержню и через направляющую втулку и головку цилиндров отводится к охлаждающей жидкости.

Выпускные клапаны V-образных карбюраторных двигателей ЗИЛ имеют механизм принудительного вращения. Он состоит из корпуса 4 (рис. 14, а), который расположен в углублении головки цилиндра 14 на направляющей втулке 2, закрепленной замочным кольцом 3; пяти шариков 5, установленных вместе с возвратными пружинами 12 в наклонных пазах корпуса; опорной шайбы 6 и конической дисковой пружины 11. Пружина 11 и шайба 6 свободно надеты на выступ корпуса и закреплены на нем замочным кольцом 7.

При закрытом клапане, когда усилие пружины 8 невелико (рис. 14, б), дисковая пружина 11 выгнута наружным краем вверх, а внутренним упирается в заплечики корпуса 4 механизма вращения. При этом шарики 5 в конических пазах корпуса отжаты возвратными пружинами 12 в крайнее положение.

Когда клапан начинает открываться, усилие пружины 8 возрастает, в результате чего дисковая пружина 11 (рис. 14, в) выпрямляется и передает усилие пружины 8 на шарики 5, которые, перекатываясь по наклонным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину 11, опорную шайбу 6, клапанную пружину 8 и сам клапан относительно его первоначального положения.

Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины 8 уменьшается. При этом дисковая пружина 11 прогибается до своего исходного положения и освобождает шарики 5, которые под действием возвратных 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.

Чтобы обеспечить плотное прилегание головки клапана к седлу, необходим определенный тепловой зазор между стержнем клапана и носком (винтом) коромысла. Тепловые зазоры в клапанах изменяются вследствие их нагрева, изнашивания и нарушений регулировок. Когда зазор в клапанах увеличен, 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.

При недостаточном зазоре клапаны неплотно садятся на седла, вследствие чего происходят утечки газов, образование нагара с обгоранием рабочих поверхностей седла и клапана. Из-за неплотной посадки клапанов при такте сжатия рабочая смесь может попадать в выпускной газопровод, а в процессе такта расширения газы, имеющие высокую температуру, могут прорываться в впускной газопровод, вследствие чего в этих газопроводах возможны хлопки или вспышки, что является признаком неплотной посадки клапанов.

Фазы газораспределения

Под фазами газораспределения понимают моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала. Фазы газораспределения изображаются круговыми диаграммами, их подбирают экспериментальным путем при доводке опытных образцов двигателей.

При рассмотрении рабочих процессов ДВС в первом приближении было принято, что открытие и закрытие клапанов происходят в мертвых точках. Однако в действительности открытие и закрытие клапанов не совпадают с положением поршней в мёртвых точках. Это связано с тем, что время, приходящееся на такты впуска и выпуска, очень мало, и при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя оно составляет тысячные доли секунды. Поэтому если открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов будут происходить точно в мертвых точках, то наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания будут недостаточными. В связи с этим моменты открытия и закрытия клапанов в четырехтактных двигателях происходят с определенным опережением или запаздыванием относительно положения поршней в ВМТ и НМТ.

 

Рис. 15. Диаграмма фаз газораспределения двигателя ЗИЛ-508:

1 — впускной клапан; 2 — выпускной клапан

Из диаграммы фаз газораспределения двигателя ЗИЛ-508 (рис. 15) видно, что впускной клапан открывается за 31° до прихода поршня в ВМТ, а выпускной клапан закрывается при угле 47° поворота коленчатого вала после прохождения ВМТ, следовательно, угол перекрытия клапанов составляет 78°. Открытие выпускного клапана происходит с опережением на 67° до прихода поршня в НМТ, а закрытие выпускного клапана — с запаздыванием на 83° после прохождения поршнем НМТ. Таким образом, общая продолжительность открытия каждого клапана составляет 294° по углу поворота коленчатого вала двигателя.

Моменты, когда оба клапана одновременно открыты, называют перекрытием клапанов. В это время происходит продувка цилиндров от отработавших газов свежей горючей смесью.

Рассмотренные фазы газораспределения двигателя ЗИЛ-508 получены при зазоре в обоих клапанах 0,3 мм (между носком коромысла и торцом стержня клапана). При уменьшении зазора продолжительность открытия впускного и выпускного клапанов возрастает, а при увеличении зазора — уменьшается.

Для закрепления полученных знаний просмотрите видеоролик " Газораспределительный механизм "

Просмотр доступен только для авторизованных пользователей сайта.

 

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Пузанков А.Г.   Автомобили: устройство и техническое обслуживание: учебник для студ. Учреждений сред.проф. образования/ - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 640 с.

2. Морозов Н.Д. и др. Устройство и ремонт автомобилей. Учебник, Изд.2-е, перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1972.-304с.

3.Иллюстрации, находящиеся в сети Интернет в свободном доступе.

4. Материалы, размещенные на сайтах:

www.youtube.com/   

tezcar.ru

www.autoprospect.ru

autoustroistvo.ru/

ru.wikipedia.org/

 

Подробности

Просмотров: 2044

Как работают распредвалы | HowStuffWorks

Если вы читали статью Как работают автомобильные двигатели, вы знаете о клапанах, которые пропускают топливно-воздушную смесь в двигатель, а выхлопные газы - из двигателя. В распределительном валу используются выступы (называемые кулачками ), которые прижимаются к клапанам, открывая их при вращении распределительного вала; пружины на клапанах возвращают их в закрытое положение. Это критическая работа, которая может сильно повлиять на работу двигателя на разных скоростях.На следующей странице этой статьи вы можете увидеть анимацию, которую мы создали, чтобы действительно показать вам разницу между рабочим распредвалом и стандартным.

Из этой статьи вы узнаете, как распредвал влияет на работу двигателя. У нас есть отличные анимации, которые показывают, как действительно работают разные компоновки двигателей, такие как с одинарным верхним кулачком (SOHC) и с двойным верхним кулачком (DOHC). А затем мы рассмотрим несколько изящных способов, которыми некоторые автомобили регулируют распределительный вал, чтобы он мог более эффективно справляться с разными оборотами двигателя.

Объявление

Начнем с основ.

Основы распределительного вала

Ключевыми частями любого распределительного вала являются кулачки . Когда распределительный вал вращается, кулачки открывают и закрывают впускной и выпускной клапаны синхронно с движением поршня. Оказывается, существует прямая зависимость между формой выступов кулачка и тем, как двигатель работает в разных диапазонах скоростей.

Чтобы понять, почему это так, представьте, что мы запускаем двигатель очень медленно - всего 10 или 20 оборотов в минуту (об / мин) - так что поршню требуется пара секунд, чтобы завершить цикл.На самом деле было бы невозможно запустить обычный двигатель так медленно, но давайте представим, что мы могли бы. На этой низкой скорости нам нужно, чтобы выступы кулачков имели такую ​​форму:

  • Как только поршень начинает двигаться вниз на такте впуска (так называемая верхняя мертвая точка, или ВМТ ), впускной клапан открывается. Впускной клапан закроется сразу, когда поршень опустится до дна.
  • Выпускной клапан открывается сразу после того, как поршень опускается до дна (это называется нижней мертвой точкой, или BDC ) в конце такта сгорания, и закрывается, когда поршень завершает ход выпуска.

Эта установка будет очень хорошо работать для двигателя, пока он работает на этой очень низкой скорости. Но что произойдет, если вы увеличите обороты? Давай выясним.

Когда вы увеличиваете число оборотов в минуту, конфигурация от 10 до 20 оборотов в минуту для распределительного вала не работает. Если двигатель работает со скоростью 4000 об / мин, клапаны открываются и закрываются 2000 раз в минуту или 33 раза в секунду. На этих скоростях поршень движется очень быстро, поэтому воздушно-топливная смесь, устремившаяся в цилиндр, также движется очень быстро.

Когда впускной клапан открывается и поршень начинает свой ход впуска, топливно-воздушная смесь во впускном желобе начинает ускоряться в цилиндр. К тому времени, когда поршень достигает нижней точки своего хода впуска, воздух / топливо движутся с довольно высокой скоростью. Если бы мы закрыли впускной клапан, весь воздух / топливо остановилось бы и не попало в цилиндр. Если впускной клапан остается открытым немного дольше, импульс быстро движущегося воздуха / топлива продолжает нагнетать воздух / топливо в цилиндр, когда поршень начинает свой ход сжатия.Таким образом, чем быстрее работает двигатель, тем быстрее движется воздух / топливо и тем дольше мы хотим, чтобы впускной клапан оставался открытым. Мы также хотим, чтобы клапан открывался шире на более высоких скоростях - этот параметр, называемый подъем клапана , определяется профилем кулачка.

На анимации ниже показано, как у обычного кулачка и рабочего кулачка разные фазы газораспределения. Обратите внимание, что циклы выпуска (красный кружок) и впуска (синий кружок) намного больше перекрываются на кулачке производительности.Из-за этого автомобили с этим типом кулачка имеют тенденцию очень грубо работать на холостом ходу.

Этот контент несовместим с этим устройством.

Два разных профиля кулачка: нажмите кнопку под кнопкой воспроизведения для переключения между кулачками. Кружки показывают, как долго клапаны остаются открытыми: синий - впускной, красный - выпускной. Перекрытие клапанов (когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно) выделяется в начале каждой анимации.

Любой распределительный вал идеален только при одной частоте вращения двигателя. При любой другой частоте вращения двигатель не будет работать в полную силу. Поэтому фиксированный распределительный вал - это всегда компромисс. Вот почему автопроизводители разработали схемы изменения профиля кулачка при изменении частоты вращения двигателя.

Распредвалы на двигателях имеют несколько различных расположений. Мы поговорим о некоторых из самых распространенных. Вы, наверное, слышали терминологию:

  • Одинарный верхний кулачок (SOHC)
  • Двойной верхний кулачок (DOHC)
  • Толкатель

В следующем разделе мы рассмотрим каждую из этих конфигураций.

.

Время работы клапана с регулируемым распределительным валом объяснено менее чем за 5 минут

Узнайте, как работает распределительный вал двигателя вашего автомобиля. Мы команда сертифицированных механиков ASE которые создали это руководство по обслуживанию, чтобы помочь вам разобраться в блоках и накладных расходах конфигурации распредвала.

Как это работает?

Распределительный вал - цилиндрический шток, расположенный в блоке цилиндров или головка с продолговатыми выступами или кулачками, открывающими впускные и выпускные клапаны. Все двигатели внутреннего сгорания имеют хотя бы один распредвал, даже у гибридных автомобилей.Там два популярных типа систем распределительных валов, которые называются верхним кулачком (OHC). и в конфигурациях с блоком распредвала. Установка верхнего распредвала имеет возможность предложить два распределительных вала (DOHC), которые могут сопровождать вдвое больше клапанов для как впуск, так и выпуск. Это увеличивает максимальную мощность двигателя за счет увеличенного поток воздуха. Распределительный вал поворачивается с частотой от 1 до 2, другими словами, коленчатый вал двигателя дважды на каждый оборот распределительного вала.Распределительный вал связан с коленчатым валом цепью ГРМ или ремнем ГРМ.

Распределительный вал может быть сконструирован таким образом, чтобы влиять на двигатель. рабочие характеристики и выбросы. Расстояние клапан открывается вниз в головке блока цилиндров называется подъемом, а время, в течение которого клапан открыт, называется продолжительностью. Потому как процесс сгорания не идеален, открытие выпускного клапана и впускной клапан слегка пересекаются.Пока один закрывается, другой открывается, что называется перекрытием клапана. Рабочие распределительные валы имеют увеличенный подъем клапана, продолжительность и перекрытие, вызывая выхлопные газы смешиваются с впускным газом цилиндра, поэтому двигатель что у этих распредвалов грубый холостой ход.

СПОНСИРУЕМЫЕ ССЫЛКИ

Посмотрите видео!

Ниже представлено видео с сигналом конфигурации распредвала верхнего расположения в действии.

На изображении ниже показан верхний кулачок с головкой цилиндра и блокировка в разрезе с подъемниками непосредственно над пружиной клапана и четырьмя клапанами на цилиндр, два впускных и два выпускных.На четырех клапанных установках клапаны они немного меньше по размеру, но пропускают больше воздуха, чем одна большая клапан.

Вот вид с торца подъемника распределительного вала и коромысла типичного верхнего распределительного вала. настроить. Поскольку распределительный вал вращает выступ, который выступает из средней линии толкает кулачковый толкатель вниз, что, в свою очередь, открывает клапан. Рокер оснащен роликом с игольчатым подшипником для уменьшения трения и улучшения работы двигателя. спектакль.Затем толкатель или коромысло передает усилие на шток клапана. который открывает выпускной или впускной клапан. Этот стиль коромысла также известен как кулачковый толкатель.

СПОНСИРУЕМЫЕ ССЫЛКИ

На конструкциях верхнего распредвала подъемник расположен в головке блока цилиндров и используется для автоматической регулировки зазора клапана. Подъемник обеспечивает регулировку между распределительным валом и клапаном, что позволяет клапану полностью закрыться без лишний зазор.Давление моторного масла используется для повышения давления на плунжер подъемника, чтобы удалить это оформление. Вот почему, когда в двигателе мало масла, клапанный механизм становится шумным. при щелчке или грохоте из-за отсутствия давления масла. Поскольку коромысло отталкивается от распределительного вала масляный клапан внутри подъемник закрывается, что удерживает масло внутри подъемника, делая его твердым при открытии клапана. Распределительный вал также имеет таймер, который используется с датчик угла поворота распредвала, который передает информацию на компьютер автомобиля, чтобы обработать и внести коррективы в рабочую программу двигателя.Существует один подъемник для каждого клапана двигателя (два или четыре на цилиндр).

На рисунке ниже показан ролик, расположенный посередине коромысла и обеспечивает более эффективный способ передачи подъема распредвала на рокер с небольшим трением. Это также позволяет более агрессивно профиль кулачка распределительного вала, улучшающий работу двигателя.

СПОНСИРУЕМЫЕ ССЫЛКИ

Масляный канал камбуза подъемника спроектирован в головке цилиндров для подачи давления масла, создаваемого масляным насосом двигателя, через внутренние масляные камбузы блока.Как и во всех конфигурациях подъемников, моторное масло используется для смажьте подъемник, а также помогите ему контролировать зазор (зазор) клапана.

Привод распределительного вала

Привод распределительного вала или фазер, как его иногда называют, отвечает за угол положения распределительного вала по отношению к коленчатому валу. До того, как приводы распредвалов были использовал распределительный вал, сидящий в фиксированном положении или "прямо" с впуском и выхлопные лепестки идеально разделяются по длине, когда поршень был наверху мертвым по центру (полностью вверх в отверстии цилиндра).Но, когда двигатель работает и на более низких оборотах диапазон, он имеет большую мощность, если распределительный вал выдвинут на несколько градусов в отношение к коленчатому валу. По тому же жетону двигатель имеет большую мощность на более высокие обороты, если распределительный вал запаздывает на несколько градусов по отношению к коленчатый вал. Так родился кулачковый привод, дав распредвалу способность быть как продвинутым, так и замедленным, давая двигателю большую мощность во всем диапазоне оборотов.

Клапан привода распределительного вала с электронным управлением расположен на спереди или сзади распределительного вала или в блоке двигателя для отвода масла под давлением с одной стороны привода или с другой. Клапан управления приводом получает сигналы от компьютера для перемещения кулачка. так или другой. Это масло под давлением перемещает распределительный вал вперед или назад по отношению к коленчатому валу через привод, который масляным насосом двигателя.

СПОНСИРУЕМЫЕ ССЫЛКИ

Посмотрите видео!

Через внутренние каналы масло отводится в ту или иную сторону внутри привода.

Распределительный вал в блоке

В некоторых конструкциях двигателей распределительный вал расположен внутри блока цилиндров. Поскольку распределительный вал находится дальше от впускных и выпускных клапанов a используется разная конфигурация коромысла и подъемника. Лифт сейчас едет по распредвалу с вырезом кулачка распредвала под небольшим углом на верхняя часть выступа, которая слегка раскручивает подъемник, чтобы уменьшить износ.Затем для работы между подъемником и коромыслом используется длинный стальной толкатель. клапан. Такая конструкция традиционно менее эффективна, чем накладные расходы. аналог за счет добавленного веса дополнительного компонента, который требуется пружина клапана с большим натяжением для закрытия клапана. В этом стиле для установки распределительного вала используются несколько различных подъемников, традиционные гидравлический, роликовый, грибовидный и цельный, которые необходимо регулировать вручную. Твердый подъемники используются в основном в гоночных приложениях, где более высокие обороты двигателя для длительное время может повредить обычные гидравлические подъемники.Картинка ниже показывает распредвал внутри блока (внизу).

В этой конфигурации подъемник перемещается внутри отверстия подъемника, которое находится в самом блоке двигателя. Толкатель от подъемника используется для приведения в действие коромысла, который приводит в действие клапан, который находится в головке блока цилиндров. Роликовые подъемники в точности соответствуют названию. Они оснащены роликовым колесом и игольчатыми подшипниками, которые перемещаются вдоль распределительного вала, что снижает сопротивление.А подъемник также может быть назван толкателем и расположен на камбузе подъемника очень похож на модель OHC. На рисунке ниже показано снятие подъемника с верхней стороны блока цилиндров.

Есть вопросы?

Если есть вопросы о распредвалах или распредвал привод, посетите наш форум. Если тебе надо совет по ремонту автомобилей, спрашивайте наше сообщество механиков, которые рады помочь. Наш сервис всегда на 100% бесплатный.

Надеемся, вам понравилось это руководство и видео. Мы создаем полный набор руководства по ремонту автомобилей. Пожалуйста подпишитесь на наш канал 2CarPros на YouTube и почаще проверяйте наличие новых видео, которые загружаются почти каждый день.

СПОНСИРУЕМЫЕ ССЫЛКИ

Статья опубликована 22.01.2019

.

Как выбрать распределительный вал

по: Cobalt327, Crashfarmer, Crosley, Curtis73, Jon, Techinspector1, Therightcurve, Valkyrie5.7
(Нажмите здесь, чтобы редактировать эту страницу анонимно, или зарегистрируйте имя пользователя, чтобы получить имя пользователя ваша работа.)

С Comp Cams

[править] Обзор

Распределительный вал можно рассматривать как мозг двигателя, и он имеет очень большое влияние на количество мощности, производимой двигателем, а также на то, где в диапазоне оборотов возникает эта мощность.Основное внимание в этой статье будет уделено стандартной конфигурации двигателя с верхним расположением клапанов (верхний клапан) с кулачком в блоке, использующей два клапана на цилиндр, как показано выше.

[править] Клапанный механизм

С механической точки зрения, распределительный вал соединен с коленчатым валом и вращается на 1/2 скорости кривошипа. При повороте кулачка эксцентричный выступ кулачка поднимает и опускает толкатель кулачка или

.

Регулировка ремня ГРМ распредвала

Натяжение зубчатого ремня, приводящего в движение верхний распредвал должны проверяться с интервалами, установленными регламентом обслуживания, изложенным в руководстве по эксплуатации автомобиля. Проверяйте это также всякий раз, когда вы снимаете и устанавливаете ремень или крышка цилиндра .

Двигатель Ford с верхним расположением распредвала

На двигателе Ford с верхним распределительным валом натяжение устанавливается автоматически при ослаблении двух болтов натяжителя.

Натяжитель ремня регулируемый. тарелка несущий опорное колесо или ролик. Если он неправильно отрегулирован - слишком ослаблен или слишком затянут - это может вызвать шум и быстрый износ.

Снятие кожуха приводного ремня

Выкрутите болты крепления кожуха ремня.

На большинстве двигатели , некоторые детали необходимо снять, прежде чем вы сможете снять крышку зубчатого ремня.

Ослабьте генератор регулировочные болты и нажмите генератор по направлению к двигатель ослабить поклонник ремень или ремень привода генератора; ослабьте ремень.При установке правильно натяните его, как описано в Проверка, регулировка и установка приводных ремней .

На некоторых автомобилях шкив коленчатого вала необходимо снимать. Открутите стопорный болт.

Обычно крышку можно снять, не снимая коленчатый вал шкив. Однако иногда его приходится удалять; к. Освободите его, открутите болт крепления шкива и снимите шкив отверткой.

Отвинтите болты крепления кожуха ремня и осторожно снимите кожух.Ролик натяжителя находится ниже распредвал шкив.

Регулировка натяжения ремня Ford

Ослабьте болт поворотной пружины с помощью специального шлицевого инструмента, прикрепленного к торцевому ключу.

натяжения устанавливаются автоматически посредством пружины, когда два болта ослабло - болт фиксирующего болта и поворотные пружин.

Сначала ослабьте стопорный болт слева. Чтобы ослабить болт поворотной пружины, вам понадобится специальный шлицевой инструмент, который подходит в рукоятку торцевого ключа; его можно купить в отделе запчастей дилера Ford или в большинстве магазинов автомобильных аксессуаров.

Поверните шкив коленчатого вала на два полных оборота по часовой стрелке, чтобы выровнять натяжение ремня. Убедитесь, что зажигание выключено или аккумулятор отключен.

Чтобы выровнять натяжение ремня, используйте гаечный ключ или торцевой ключ на болте шкива коленчатого вала и проверните коленчатый вал на два полных оборота. по часовой стрелке .

Сначала затяните стопорный болт, чтобы удерживать натяжитель в новом положении. Затяните болт шарнирной пружины с точной настройкой крутящего момента.

Затяните стопорный болт, затем используйте шлицевый инструмент в Гаечный ключ для затяжки болта поворотной пружины. Он должен быть затянут с точностью крутящий момент установка; уточните цифру у дилера или в руководстве по обслуживанию автомобиля.

Установите кожух приводного ремня и ремень вентилятора.

Регулировка натяжения ремня Leyland серии '0'

В двигателях Leyland серии «O» натяжение ремня измеряется с помощью пружинного баланса и регулируется вручную.

Натяжитель ремня не имеет автоматический весна. Чтобы измерить натяжение, используйте пружинные весы с крюком, изогнутым в форме буквы L, чтобы плотно прилегать к ремню. (При необходимости используйте отдельный L-образный крюк). Пружинные весы должны выдерживать вес не менее 13 фунтов (6 кг).

Установите крючок на ремень посередине между распределительным валом и коленчатым валом. звездочки , на уровне Помпа штуцер всасывающего шланга. Потяните пружинный балансир до тех пор, пока край ремня не совпадет с выступом на штуцере всасывающего шланга водяного насоса.

Весы должны показывать 11 фунтов (5 кг) для использованного ремня и 13 фунтов (6 кг) для нового ремня. Если этого не произошло, отрегулируйте натяжение.

Натяжитель - это ролик, который опирается на внешнюю поверхность ремня. Он имеет два регулировочных болта, один из которых установлен над прорезью. Ослабьте оба болта настолько, чтобы можно было сдвинуть натяжитель.

При необходимости переместите натяжитель, чтобы натянуть или ослабить ремень. Зафиксируйте его, затянув болт над прорезью.

Еще раз проверьте натяжение и при необходимости отрегулируйте.Когда все будет правильно, затяните оба болта и снова установите ремень ГРМ крышка и ремень вентилятора.

Как пользоваться пружинными весами

Проверьте натяжение ремня ГРМ с помощью пружинного баланса с L-образным крючком. Потяните за ремень, чтобы совместить его с отметкой на впускной трубе насоса. Ослабьте крепежные болты и переместите натяжитель ремня, чтобы отрегулировать натяжение.

Регулировка натяжения некоторых ремней VW, Vauxhall и подобных

На некоторых двигателях VW, Vauxhall и подобных двигателях натяжение ремня проверяется путем скручивания, а натяжитель регулируется вручную.

Натяжитель ремня не имеет автоматической пружины. Проверьте натяжение, повернув ремень большим и указательным пальцами на полпути вдоль самого длинного прямого участка между двумя основными звездочками.

Если натяжение ремня правильное, вы можете просто повернуть его на 90 градусов.Если вы можете повернуть его больше или меньше, необходимо отрегулировать натяжение.

Натяжение ремня правильное, если вы можете просто повернуть его на 90 градусов большим и указательным пальцами.

Ослабьте одиночную гайку в пазу натяжного устройства. Сдвиньте натяжитель по часовой стрелке, чтобы увеличить натяжение, или наоборот, чтобы уменьшить его.

Затяните гайку натяжителя и еще раз проверьте натяжение. При необходимости отрегулируйте.

Ослабьте гайку и сдвиньте узел натяжителя по часовой стрелке, чтобы увеличить натяжение.

На некоторых автомобилях VW натяжение ремня регулируется путем ослабления гидравлического насос фиксирующие болты и отводя насос от цилиндр блок.

Если натяжение ремня правильное, установите на место крышку ремня ГРМ и ремень привода генератора.

Натяжитель на водяном насосе

На некоторых старых автомобилях VW ремень натянут на звездочку водяного насоса. Чтобы отрегулировать натяжение, ослабьте крепежные болты водяного насоса и отведите водяной насос от блока цилиндров..

Смотрите также