Детали механизма газораспределения

Поверхности кулачков и опорных шеек распре­делительного вала дизеля КамАЗ-740 (см. рис.13) отцементированы и закалены токами высокой частоты. Втулки подшипников сделаны из биметаллической ленты и запрессованы в перегородки блока. Шестерни (см. рис.18) привода распре­делительного вала расположены на заднем торце блока цилиндров.

Между каждой парой опорных шеек вала имеются четыре кулачка -для клапанов одного цилиндра правого ряда и одного цилиндра левого ряда. Углы взаимного расположения кулачков зависят от порядка работы цилиндров и фаз газораспределения.

Каждый цилиндр имеет по одному впускному и одному выпус­кному клапану. Для некоторых двигателей распределительные валы изготовляют из чугуна, в этом случае их кулачки и шейки подвер­гают отбеливанию.

Шестерни распределительных валов карбюраторных двигателей делают из чугуна (ЗИЛ-130) или из текстолита (ЗМЗ-53, ЗМЗ-24). Зубья у шестерен косые, что вызывает появление силы, стремящейся переместить распределительный вал в осевом направлении.

Толкатели изготовляют из стали или чугуна. Стальные толкатели имеют наплавленную чугунную пятку, соприкасающуюся с кулачком. Толкатели бывают цилиндрическими (ЗИЛ-130), грибовидными (КамАЗ-740) или роликовыми (ЯМЗ-236). Толкатели имеют углубления, в которые входят нижние концы штанг. Перемещаются толкатели в направляющих, выполненных в блоке цилиндров, или в привернутых к нему корпусах направляющих 3 (см. рис.13).

Штанги изготовляют полыми из стали (КамАЗ-740, ЗИЛ-130) или из дюралюминия (ЗМЗ-53, ЗМЗ-24) со стальными сферообразными наконечниками, которыми штанга упирается с одной стороны в толкатель, а с другой - в сферическую поверхность регулировочного винта 5 (см. рис.13).

Коромысло изготовляют из стали или чугуна. Плечо ко­ромысла со стороны клапана длиннее, чем со стороны штанги толкателя. Это позволяет уменьшить высоту подъема толкателя и штанги. Например, передаточное отношение у коромысла дизеля КамАЗ-740 составляет 1:1,55. В короткое плечо коромысла для регулирования теплового зазора в клапанном механизме ввернут регулировочный винт 5 с контргайкой 7 (см. рис.13). В отверстие коромысла запрессована бронзовая втулка. Устанавливают коро­мысла на полых осях, которые бывают общими для всех цилиндров (ЗИЛ-130, ЗМЗ-53) или выполняют отдельно для каждого цилиндра (КамАЗ-740).

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Диаметр головки впускного клапана больше, чем выпускного. Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали; выпускные клапаны (или их головки) - из жаростойкой стали. Вставные седла клапанов, запрессованные в головку или блок цилиндров, изготов­ляют из жаростойкого чугуна. На рабочую поверхность головки выпускных клапанов иногда наплавляют жаростойкий сплав. Для лучшего охлаждения внутреннюю полость некоторых выпускных клапанов заполняют металлическим натрием 11 (см. рис.15, а), который имеет высокую теплопроводность и температуру плавления 98°С. При движении клапана расплавленный натрий, перемещаясь внутри стержня, отводит теплоту от головки к стрежню, которая затем передается направляющей втулке 10.

Рабочая поверхность головки клапана (фаска) обычно имеет угол 45°; только у впускных клапанов двигателя ЗИЛ-130 этот угол равен 30°. Фаску головки клапана тщательно обрабатывают и притирают к седлу.

Стержень клапана имеет выточку, в которую вставляют сухарики 7 для крепления упорной шайбы 6 пружины клапана. Стержни клапанов перемещаются в направляющих втулках 10 - чугунных или металлокерамических (ЗМЗ-24, ЗМЗ-53, КамАЗ-740).

Клапан прижимается к седлу одной или двумя (АЗЛК-2140 и КамАЗ-740) пружинами. При двух пружинах направление из витков должно быть различным, чтобы при поломке одной из них ее витки не могли попасть между витками другой.

Выпускные клапаны двигателей ЗИЛ-130 принудительно пово­рачиваются при работе, что предотвращает их заедание и обгорание. Механизм поворота состоит из неподвижного корпуса 1 (рис.15, а - г), пяти шариков 2 с возвратными пружинами 9, дисковой пружины 8 и опорной шайбы 3 с замочным кольцом 4. Корпус 1 установлен на направляющей втулке 10 клапана в углублении головки цилиндров и имеет секторные пазы для шариков 2. Опорная шайба З и дисковая пружина 8 с зазором надеты на выступ корпуса. При закрытом клапане (рис.15, б), когда усилие его пружины 5 невелико, дисковая пружина 8 выгнута наружной кромкой кверху, а внутренней кромкой опирается на заплечник корпуса 7. При открытии клапана усилие его пружины 5 увеличивается, дисковая пружина 8 распрямляется и ложится на шарики 2 (рис.15, в). Усилие пружины 8 передается на шарики 2, и они, перекатываясь по секторным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину и опорную шайбу, а следовательно, пружину клапана и клапан.

При закрытии клапана усилие его пружины уменьшается, диско­вая пружина 8 прогибается и упирается в заплечник корпуса, освобождая шарики 2, которые под действием пружины возвра­щаются в исходное положение.

Для предотвращения попадания масла в цилиндр по зазору между стержнем клапана и направляющей втулкой 2 на ней или стержне клапана устанавливают резиновое уплотнение в виде кол­пачка 1 или сальника 3 (рис.16).

В настоящее время за рубежом все шире применяют так назы­ваемую четырехклапанную конструкцию (в первую очередь для двигателей легковых автомобилей), т.е. установку в каждом цилиндре двух впускных и двух выпускных клапанов. Это позволяет улучшить наполнение цилиндров свежей смесью, а значит, увеличить литровую мощность двигателя (до 50 кВт/л). Свеча у четырехклапанных карбюраторных двигателей расположена в цен­тре камеры, что сокращает время сгорания смеси и улучшает топливную экономичность двигателя.

3.3 Фазы газораспределения и порядок работы цилиндров.

Фазы газораспределения. Под фазами газорас­пределения понимают моменты начала открытия и конца закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленча­того вала относительно мертвых точек. Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов выпускной клапан должен открываться до достижения поршнем НМТ, а закрываться после ВМТ. С целью лучшего наполнения цилиндров смесью впускной клапан должен открываться до достижения поршнем ВМТ, а закрываться после прохождения НМТ. Период, в течение которого одновременно открыты оба клапана (впускной и выпуск­ной), называют перекрытием клапанов.

Фазы газораспределения подбирают на за­водах опытным путем в зависимости от быс­троходности двигателя и конструкции его впускной и выпускной систем. При этом стре­мятся использовать колебательное движение газов во впускной и выпускной системах таким образом, чтобы к концу закрытия впус­кного клапана перед ним оказалась бы волна давления, а к концу закрытия выпускного клапана за ним была бы волна разрежения. При таком подборе фаз газораспределения удается одновременно улучшить заполнение цилиндров свежей смесью и их очистку от отработавших газов.

Заводы указывают фазы газораспределения для своих двигателей или в виде диаграмм (рис.17), или в виде таблиц (табл.1). Диаграмма на рис. 3.6 показывает, что впускной клапан начинает открываться за 10° до ВМТ, а заканчивает закрываться через 46° после НМТ. Выпускной клапан начинает открываться за 66° до НМТ и заканчивает закрываться через 10° после ВМТ. Перекрытие клапанов в этом случае составляет 20°.

Таблица 1.Фазы газораспределения.

Наименование данных	Двигатель
ЗИЛ-130	ЗМЗ-53	ЗМЗ-24	ВАЗ-2108
Начало открытия впускного клапана до ВМТ, град
Конец закрытия впускного клапана после НМТ, град
Начало открытия выпускного клапана до НМТ, град
Конец закрытия выпускного клапана после ВМТ, град

Правильность установки механизма газораспределения опреде­ляется зацеплением распределительных шестерен с имеющимися на них метками (рис.18). Отклонение при установке фаз газорас­пределения хотя бы на два зуба шестерни или звездочки распре­делительного вала приводит к удару клапана о поршень, потери компрессии, выходу из строя клапана или двигателя.

Постоянство фаз газораспределения сохраняется только при соблюдении теплового зазора в клапанном механизме. Увеличение этого зазора приводит к уменьшению продолжительности открытия клапана, и наоборот.

Порядок работы цилиндров. Последовательность чередования одноименных тактов в различных цилиндрах называют порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы зависит от расположения цилиндров, расположения шеек коленчатого и кулач­ков распределительного валов.

У четырехтактного четырехцилинд­рового однорядного двигателя такты че­редуются через 180°, порядок работы может быть 1-3-4-2 (АЗЛК-2140, ВАЗ-2106. «Жигули») или 1-2-4-3 (ГАЗ-24 «Волга»).

В V-образных восьмицилиндровых четырехтактных двигателях шатунные шейки располагаются под углом 90°. Угол между двумя рядами цилиндров тоже 90°. Когда поршень одного цилиндра находится в какой-либо мертвой точке, поршень соседнего цилиндра находится примерно на середине своего хода. По­этому такты, происходящие в левом ряду цилиндров, смещаются относительно со­ответствующих тактов, происходящих в цилиндрах правого ряда, на 90°, или 1/4 оборота, коленчатого вала (табл.2).

Таблица 2. Чередование тактов в восьмицилиндровом четырехтактном двигателе ( КамАЗ-740, ЗМЗ-53, ЗИЛ-130 ).

Полуобороты коленчатого вала	Углы поворота коленчатого вала	Цилиндры
Правый блок	Левый блок
Первый		Раб. ход	Впуск	Выпуск	Сжатие	Сжатие	Впуск	Выпуск	Раб Ход
	Сжатие	Впуск	Раб. Ход	Выпуск
Второй		Выпуск	раб. Ход	Сжатие	Впуск
	Раб. Ход	Сжатие	Выпуск	Впускё
Третий		Впуск	Выпуск	раб. Ход	Сжатие
	Выпуск	Раб. Ход	Впуск	Сжатие
Четвертый		сжатие	Впуск	Выпуск	раб. ход
	впуск	выпуск	Сжатие	Раб Ход

Раздел 4. Система охлаждения двигателя.

При сгорании рабочей смеси в цилиндрах двигателя температура газов достигает 2500°С, а в среднем при работе двигателя составляет 800...900°С. Это вызывает сильный нагрев деталей и может привести к заклиниванию поршней в цилиндре, обгоранию головок клапанов, выгоранию смазки, выплавлению вкладышей подшипников и другим неисправностям. Для предупреждения этого в двигателе необходимо поддерживать определенный тепловой режим, что обеспечивается системой охлаждения, которая служит для отвода излишнего тепла от нагретых деталей. В системе охлаж­дения температура охлаждающей жидкости на всех режимах работы двигателя должна поддерживаться в пределах 80...100°С. На всех отечественных автомобилях применяются жидкостные систе­мы охлаждения закрытого типа, которые сообщаются с атмосфе­рой через специальные клапаны при определенном избыточном давлении или разрежении. Циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется принудительно при помощи жидкостного насоса. Для компенсации изменения объема охлаждающей жидкости при се нагреве и охлаждении в системе имеется расширительный бачок.