Рубрика: Газораспределительный механизм (ГРМ)

Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов

Газораспределительный механизм двигателя (ГРМ)

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впуска в цилиндры двигателя свежего заряда (горючей смеси в классических бензиновых двигателях или воздуха в дизелях) и выпуска отработавших газов в соответствии с рабочим циклом, а также для обеспечения надежной изоляции камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода. В зависимости от вида устройств, осуществляющих впуск заряда и выпуск отработавших газов, различают два типа механизмов газораспределения: клапанный золотниковый Клапанный механизм наиболее широко распространен и используется во всех четырехтактных двигателях. Возможно верхнее и нижнее расположение клапанов. Верхнее расположение в настоящее время применяется чаще, так как в этом случае процесс газообмена протекает эффективнее. Характерные конструкции газораспределительных механизмов с верхним расположением клапанов представлены на рисунке. Основными элементами газораспределительного механизма являются: распределительный вал впускные и выпускные клапаны с пружинами, крепежными деталями и направляющими втулками привод распределительного вала также детали (толкатели, штанги, коромысла и др.), обеспечивающие передачу перемещения от распределительного вала к клапанам У V-образных двигателей основная деталь рассматриваемого механизма — распределительный вал — может иметь как нижнее, так и верхнее расположение. При нижнем расположении (рис. а) распределительный вал 7, размещенный в блок-картере, приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью зубчатой передачи, обычно содержащей одну пару цилиндрических или конических шестерен (возможно применение и нескольких пар шестерен). У четырехтактного двигателя передаточное отношение привода равно двум, т.е. распределительный вал вращается вдвое медленнее коленчатого. При вращении распределительный вал с помощью кулачков перемещает толкатели 2 и штанги 3. Последние поворачивают коромысла 5 относительно оси 4. В то же время противоположные концы коромысел воздействуют на клапаны 7, перемещая их вниз и преодолевая при этом сопротивление пружин 6. Расположение кулачков на распределительном валу и их форму выбирают так, чтобы впускные и выпускные клапаны открывались и закрывались в строго определенные моменты согласно рабочему циклу двигателя. Рис. Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов: а — с нижним расположением распределительного вала: 1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — ось коромысел; 5 — коромысло; 6 — пружина; 7 — клапан; б — с верхним расположением распределительного вала: 1 — винт; 2 — контргайка; 3 — коромысла; 4 — распределительный вал У рядных верхнеклапанных двигателей и V-образных двигателей с четырьмя клапанами на цилиндр распределительный вал (валы) находится в головке блока, в непосредственной близости от клапанов (рис. б). Поскольку при верхнем расположении распределительного вала расстояние между его осью и осью коленчатого вала оказывается значительным, для приведения распределительного вала во вращение обычно используют цепную передачу. У двигателей сравнительно малой мощности можно также применять зубчатый ремень. Распределительные валы мощных V-образных дизелей приводятся во вращение с помощью зубчатой передачи, у которой число пар конических шестерен может составлять две и более. При верхнем расположении распределительного вала уменьшается число передаточных деталей. Например, в механизме, представленном на рис. б, отсутствуют толкатели и штанги. Распределительный вал 4 непосредственно воздействует на коромысла 3, которые, в свою очередь, перемещают клапаны. При работе двигателя детали газораспределительного механизма нагреваются (наиболее сильно — клапаны) и, следовательно, расширяются и удлиняются. Чтобы обеспечить возможность удлинения стержня клапана при его нагреве без нарушения плотности посадки головки клапана в седле, между отдельными деталями газораспределительного механизма у непрогретого двигателя должен...

Привод системы с изменение натяжения цепи по принципу гидравлического кольца

Системы изменения фаз газораспределения

В обычном двигателе фазы газораспределения определяются формой кулачка распределительного вала и остаются неизменными во всех диапазонах работы двигателя. Однако постоянные фазы газораспределения не позволяют создавать оптимальные процессы смесеобразования. Чтобы варьировать фазами газораспределения необходимо изменять положение распределительного вала относительно коленчатого. Холостой ход. На этом режиме работы следует устанавливать такой угол поворота распределительного вала, который соответствует самому позднему началу открытия впускных клапанов (максимальный угол задержки, при минимальном перекрытии клапанов). Этим обеспечивается минимальное поступление отработавших газов во впускной трубопровод, что улучшает стабильность работы двигателя и снижение расхода топлива. Режим низких нагрузок. Перекрытие клапанов уменьшается для минимизации поступления отработавших газов во впускной трубопровод, что улучшает стабильность работы двигателя. Режим средних нагрузок. Перекрытие клапанов увеличивается, что позволяет снизить «насосные» потери, при этом часть отработавших газов поступает во впускной трубопровод, что позволяет снизить температуру рабочего цикла и вследствие этого содержание оксидов азота в отработавших газах. Режим высоких нагрузок при низкой частоте вращения коленчатого вала. На этом режиме обеспечивается раннее закрытие впускных клапанов, что обеспечивает увеличение крутящего момента. Небольшое или нулевое перекрытие клапанов заставляет двигатель бо­лее четко реагировать на изменение положения дроссельной заслонки, что, например, очень важно в транспортном потоке. Режим высоких нагрузок при высокой частоте вращения коленчатого вала. Для того чтобы получить максимальную мощность при высокой частоте вращения коленчатого вала, необходимо перекры­тие клапанов около ВМТ с большим углом поворота коленчатого вала. Это связано с тем, что мощность в наиболь­шей степени зависит от максимально возможного количества топливно-воздушной смеси, попадающей в цилиндр за ко­роткое время, но, чем выше частота вращения, тем меньше время, отводимое на заполнение цилиндра. Главными задачами системы изменения фаз газораспределения являются: улучшение качества работы двигателя на холостом ходу снижение расхода топлива оптимизация крутящего момента в области средних и высоких частот вращения коленчатого вала увеличение внутренней рециркуляции отработавших газов с сопутствующим ей снижением температуры газов при сгорании и уменьшением выброса оксидов азота увеличение мощности в области высоких частот вращения коленчатого вала В 90-е годы все больше и больше двигателей стали обору­доваться системами изменения фаз газораспределения таким образом, что угол перекрытия клапанов мог изменяться в со­ответствии с режимами работы двигателя. В этих системах, применяемых на двигателях DOHC (с двумя распределительными валами), монтировалось специальное устройство в привод­ную шестерню распределительного вала впускных клапанов. Такие устройства называют изменяемыми фазами газораспределения VIVT (Variable inlet valve timing). Впервые изменение фаз газораспределения было применено на автомобилях Альфа Ромео в 1983 году. После этого такие системы стали применяться на автомобилях Мерседес, Ниссан, БМВ, Порше и др. Принцип действия привода поворота распределительного вала, для изменения фаз газораспределения, может быть механический, гидравлический, электрический и пневматический. Как правило, изменение фаз газораспределения применяется в двигателях с двумя распределительными валами, один из которых служит для открытия впускных клапанов, другой – выпускных. Широкое распространение находят системы с изменение натяжения цепи по принципу гидравлического кольца. Изменение фаз газораспределения при таком виде производится только для впускных клапанов. Распределительный вал для открытия выпускных клапанов приводится во вращение от коленчатого вала двигателя через шестерню или звездочку ременной или цепной передачи 1, а распределительный вал для открытия впускных клапанов через цепную передачу от звездочки установленной на распределительном вале привода выпускных клапанов 2. Рис. Привод системы...

Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм (ГРМ). Типы привода клапанов

Механизм газораспределения служит для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси (бензиновые двигатели) или воздуха (дизельные двигатели) и выпуска из них отработавших газов в соответствии с требованиями рабочего процесса в каждом из цилин­дров двигателя. Общее устройство и принцип работы механизма газораспределения рассмотрен на примере механизма двигателя ВАЗ. Рис. Газораспределительный механизм Газораспределительный механизм состоит из распределительного вала 7, который может иметь цепной или ременной привод, рычагов (коромысел) 5, количество которых равно количеству клапанов, впускных и выпускных клапанов 1, направляющих втулок 2, устанавливаемых в головке блока и удерживающихся в ней с помощью стопорных колец, маслосъемных колпачков, опорных шайб, пружин 3, тарелок 4, сухарей, регулировочных болтов 9, вворачиваемых в резьбовые втулки 10 установленные в головке блока. Чтобы болты не отвернулись во время работы двигателя, их контрят с помощью гаек. Для фиксации и возврата рычагов в исходное положение предусмотрены пружины 8. В головке блоке предусмотрено специальное гнездо для посадки клапана 11. При вращении распределительного вала его кулачок набегает на рычаг 5, который, поворачиваясь на сферической опоре регу­лировочного болта 9, другим концом нажимает на стержень клапана и откры­вает отверстие, сообщающее ка­меру сгорания ци­линдра с впуск­ным (впускной клапан) или вы­пускным (выпуск­ной клапан) тру­бопроводом. При дальнейшем пово­роте вала кулачок сходит выпуклой частью с рычага, который при по­мощи пружины 8 возвра­щается в исходное положение, а кла­пан под действи­ем пружин закрывается. Типы привода клапанов Существует несколько вариантов передачи силового воздействия с кулачков распределительного вала на стержни клапанов (т. е. типов привода клапанов): Привод через штангу и коромысло для автомобилей «Рено», «Форд» ранних выпусков, «Волга», «Газель». Рис. Привод клапанов через штангу и коромысла: 1 – седло клапана; 2 – клапан; 3 – маслоотражательный колпачок; 4,5 – клапанные пружины; 6 – тарелка пружины; 7 – сухарь; 8 – коромысло; 9 – регулировочный винт; 10 – гайка регулировочного винта; 11 – штанга; 12 – опорная шайба пружин Привод через коромысло для автомобилей «Мазда-626», ЗАЗ-1102. При таком конструктивном исполнении кулачок распределительного вала воздействует на плечо коромысла, на конце которого для увеличения срока службы может быть установлен роликовый подшипник. Рис. Привод клапанов через коромысло: 1 – кулачок распределительного вала; 2 – коромысло; 3 – регулировочный винт; 4 – контргайка; 5 – зазор Привод через коромысло и регулировочный эксцентрик для автомобилей БМВ-518, БМВ-520. При таком варианте привода кулачок воздействует на коромысло, которое через регулировочный эксцентрик соприкасается со стержнем клапана. Рис. Привод клапанов через коромысло и регулировочный эксцентрик: 1 – регулировочный эксцентрик; 2 – коромысло; 3 – кулачок распределительного вала Привод через рычаг для автомобилей «Мерседес-Бенц 123», «Сузуки». При таком конструктивном исполнении кулачок распределительного вала воздействует на плечо специального рычага, тыльная поверхность которого передает усилие на регулировочную гайку, имеющуюся на торце стержня клапана и застопоренную контргайкой. Рис. Привод клапанов через рычаг: 1 – кулачок распределительного вала; 2 – щуп для регулировки теплового зазора; 3 – рычаг; 4 – регулировочная гайка; 5 – контргайка; 6 – тарелка пружины клапана; 7 – пружина клапана; 8 – маслосъемный колпачок клапана; 9 – головка цилиндров; 10 – стержень клапана; 11 – направляющая втулка клапана Привод через коромысло, имеющее 4 опорные поверхности для автомобилей ВАЗ-2101…ВАЗ-2107, «Фиат». Привод клапанов двумя коромыслами от...

Схема механизма газораспределения

Схема устройства и работа механизма газораспределения

В четырехтактных двигателях применяют клапанный механизм газораспределения, служащий для своевременной подачи в цилиндры воздуха (в дизелях) или горючей смеси (в карбюраторных двигателях) и для выпуска из цилиндров отработавших газов. Клапаны в определенные моменты открывают и закрывают впускные и выпускные каналы головки цилиндров, т.е. обеспечивают сообщение цилиндров двигателя с впускным и выпускным трубопроводами. В изучаемых двигателях используют механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и нижним положением распределительного вала. Рис. Схема механизма газораспределения: 1 — ось коромысел; 2 — регулировочный винт; 3 — контргайка; 4 — стойка; 5 — штанга; 6 — толкатель; 7 — распределительный вал; 8 — шестерня распределительного вала; 9 — шестерня коленчатого вала; 10 — промежуточная шестерня; 11 — поршень; 12 — клапан; 13 — головка цилиндров; 14 — направляющая втулка; 15 — пружина клапана; 16 — коромысло Механизм газораспределения состоит из: впускных и выпускных клапанов с пружинами передаточных деталей от распределительного вала к клапанам распределительного вала шестерни Механизм работает следующим образом: коленчатый вал с помощью шестерен вращает распределительный вал 7, каждый кулачок которого, набегая на толкатель 6, поднимает его вместе со штангой 5. Последняя, в свою очередь, поднимает один конец коромысла 16, при этом другой конец, двигаясь вниз, давит на клапан 12. Клапан опускается и сжимает пружину 15. Когда кулачок распределительного вала 7 сходит с толкателя 6, штанга 5 и толкатель опускаются, а клапан 12 под действием пружины «садится в седло» и плотно закрывает отверстие канала. Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов и заполнения их свежим воздухом или горючей смесью клапаны открыты дольше, чем в простейшем двигателе. От степени наполнения цилиндров «свежим зарядом» и степени очистки их от отработавших газов во многом зависит мощность двигателя. Для того чтобы в цилиндры двигателя поступило больше воздуха или горючей смеси, впускные клапаны должны открываться с опережением, т.е. до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). При большой частоте вращения коленчатого вала такт впуска повторяется часто, поэтому во впускном трубопроводе создается разрежение и воздух поступает в цилиндры двигателя, несмотря на то, что поршень некоторое время движется вверх. Поступление воздуха в цилиндры через открытый клапан продолжается по инерции и после того, как поршень пройдет нижнюю мертвую точку (НМТ). Впускной клапан закрывается с некоторым запаздыванием. Периоды от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в угловых градусах поворота коленчатого вала, называют «фазами газораспределения». Их можно изобразить в виде таблицы, либо в виде круговой диаграммы, как, например, на рисунке. За счет опережения открытия и запаздывания закрытия впускного клапана период впуска воздуха у двигателя ЗМЗ-53 продлевается от 180 до 268°. Рис. Диаграмма фаз газораспределения двигателя ЗМЗ-53 После закрытия впускного клапана происходят сжатие смеси и рабочий ход поршня. Выпуск отработавших газов из цилиндра, или открытие выпускного клапана, начинается до прихода поршня в НТМ, за 50° по углу поворота коленчатого вала. Выпускной клапан закрывается после прохода поршнем ВМТ. Продолжительность открытия выпускного клапана по углу поворота коленчатого вала составляет 252°. В конце такта выпуска и начале такта впуска оба клапана некоторое время открыты одновременно, что соответствует 46 по углу поворота коленчатого вала. Такое угловое перекрытие тактов клапанов способствует лучшей очистке цилиндра от отработавших газов в результате...

Неисправности механизма газораспределения

Неисправности механизма газораспределения

В процессе эксплуатации двигателей трущиеся поверхности деталей механизма газораспределения изнашиваются, зазоры в сопряжениях увеличиваются. Воздействие горячих газов, ударных нагрузок, отложение нагара нарушают герметичное прилегание клапанов к сёдлам. Характерными дефектами деталей механизма газораспределения являются следующие: износ и выгорание фасок клапана и его седла износ стержня клапана по диаметру и в торце износ бойка коромысла, направляющих втулок клапана и толкателя потеря упругости и уменьшение длины пружины клапана износ стержня по диаметру, толкателя по поверхности сопряжения с кулачком распределительного вала и гнезда под штангу по глубине износ кулачков и шеек распределительного вала, подшипников распределительного вала и зубьев распределительных шестерён Перечисленные дефекты сопровождаются уменьшением мощности и экономичности двигателя, подсасыванием воздуха и обеднением смеси, прорывом отработавших газов, стуком клапанов. Для обеспечения нормальной работы механизма газораспределения нужно периодически в соответствии с правилами технического обслуживания (ГОСТ 20793-75) проверять и подтягивать крепления головки цилиндров, стоек валиков коромысел и других деталей механизма; проверить и регулировать зазоры у клапанов, а также осевое перемещение распределительного вала. Кроме того, необходимо контролировать герметичность прилегания клапанов к гнёздам и упругость пружин. Своевременность открытия и закрытия клапанов может быть нарушена из-за неправильного зазора между стержнем клапана и бойком коромысла или толкателем. Слишком большой или малый зазор в клапанах снижает мощность двигателя и увеличивает удельный расход топлива. Малый зазор и обусловленная этим неплотная посадка клапанов в их седлах приводят к быстрому выгоранию фасок клапанов и седел. Работа двигателя при больших зазорах в клапанах сопровождается металлическим стуком в зоне расположения клапанов. Зазор в клапанах нужно регулировать на холодном двигателе. Для двигателя Д-240 зазор в впускных клапанах 0,25мм, для выпускных – 0,30мм.

Гидротолкатель

Гидротолкатель клапанов. Устройство и принцип действия

Клапаны газораспределительного механизма при­водятся в действие непосредственно кулачками распре­делительных валов через цилиндрические гидротолка­тели (гидрокомпенсаторы зазора), которые расположены в направляющих отверстиях головки цилиндров по оси отверстий под клапана. Благодаря гидротолкателям (гидравлическим толкателям) уменьшаются стуки, ме­ханизм работает более плавно и четко, устраняются не­исправности двигателя, которые могли быть при нару­шении зазоров (прогары клапанов, потеря мощности и т.п.). В связи с отсутствием зазора, не изменяются фазы газораспределения при износе деталей клапанного ме­ханизма. Кроме того, при техническом обслуживании автомобиля не требуется регулировать зазор в клапан­ном механизме. Гид­ротолкатель состоит из корпуса толкателя 1, цилиндра 2, плунжера 5 и обратного шарикового клапана 3, который под­жат к отверстию в поршне пружиной. Поршень и плун­жер разжимаются возвратной пружиной 4, находящейся между ними. Масло для работы гидротолкателей подводится из системы смазки по каналу Н, а затем по каналам, выпол­ненным на нижней плоскости корпуса подшипников. По этим же каналам подводится масло и для смазки шеек распределительных валов. Кулачки валов смазываются маслом, находящимся в ваннах головки цилиндров под кулачками. В канале Н расположен обратный шари­ковый клапан 15, не допускающий слива масла из верх­них каналов после остановки двигателя. Рис. Гидротолкатель: 1 – корпус; 2 – цилиндр; 3 – шариковый клапан; 4 – пружина; 5 – плунжер; 6 – распределительный вал; 7 – жиклер; 8 – разрез головки блока; 9 – кулачок; 10 – гидротолкатель; 11 – клапанная пружина; 12 – направляющая втулка; 13 – клапан; 14 – головка блока; 15 – обратный шариковый клапан; а – накопительная камера; b – поршневая камера; c – рабочая камера; H – канал подачи смазки Работа гидротолкателя Когда клапан закрыт, масло из канала Н поступает в толкатель через канавку и отверстие в боковой поверхности. Масло проходит через паз, расположенный в верхней части толкателя и поступает в цилиндр толкателя. Пружина и масло, находящиеся между цилиндром 2 и плунже­ром 5, разжимает их и прижимает верхнюю плоскость корпуса толкателя 1 к кулачку, а нижнюю плоскость плунжера к торцу клапана, выбирая зазор в клапанном механизме. Жесткость этой пружины и давление масла намного меньше жесткости пружины клапана и поэтому клапан остается закрытым, когда толкатель касается затылочной части кулачка. Когда на толкатель начинает воздействовать набега­ющая часть кулачка, происходит короткий ускоряющий удар по корпусу толкателя, а т.к. шариковый клапан закрыт, то в камере «с» создается высокое давление. Поскольку жидкость (масло) в камере «с» практически несжимаема, узел цилиндр-плунжер становится жест­ким и передает усилие от кулачка на клапан. Рис. Принцип работы гидротолкателя По мере дальнейшего поворота кулачка давление в камере «с» увеличивается и небольшая часть масла из камеры «с» перетекает в камеру «а» через зазор между поршнем и плунжером. Поэтому общая длина узла цилиндр-плунжер уменьшается, но не более, чем на 0,1 мм. После закрытия клапана 13 начинается процесс вы­борки зазора в клапанном механизме. Силы от кулачка и клапана 15 уже не действуют на гидротолкатель. Воз­вратная пружина снова раздвигает цилиндр с плунже­ром, прижимая верхнюю плоскость корпуса толкателя 1 к кулачку, а нижнюю плоскость плунжера — к торцу клапана. При этом давление в камере «с» становится меньше, чем в камере «а», шариковый клапан откры­вается и в камеру «с» доливается масло из камеры «а». Кроме чашечных гидротолкателей в двигателях...

Устройство газораспределительного механизма (ГРМ) двигателей отечественных автомобилей

Распределительный механизм двигателей автомобилей ГАЗ-69, ГАЗ-63 и ГАЗ-51 А с нижним правосторонним расположением клапанов. Распределительный вал стальной, кованый, изготовленный заодно с кулачками, на нем при.помощи шпонки и болта закрепляется текстолитовая шестерня. На валу имеются четыре шейки, вращающиеся в стальных втулках. Втулки залиты малооловянистым баббитом. Кроме впускных и выпускных кулачков, на валу имеются шестерня привода масляного насоса и эксцентрик привода рычага бензинового насоса. Осевое смещение распределительного вала предупреждается упорным фланцем. Выпускные клапаны изготовляются из сильхромовой стали, впускные — из хромистой. Чтобы улучшить наполнение цилиндров, диаметр впускных клапанов на 3 мм больше диаметра выпускных. Седла выпускных клапанов вставные, они изготовляются из жароупорного чугуна; седла впускных клапанов выполнены непосредственно в блоке цилиндров. Пружины клапанов для предупреждения вибрации имеют переменный шаг (расстояние между витками). Пружины опираются на тарелки, удерживаемые в выточке стержня клапана разрезными сухарями. Толкатели стальные. Зазор между толкателями и клапанами регулируется болтом с контргайкой. Устройство распределительного механизма двигателей автомобилей ЗИЛ-157К и ЗИЛ-164А, а также двигателей автомобилей ЗИЛ-157, ЗИЛ-164, ЗИЛ-151 и ЗИЛ-150 несколько отличается от устройства двигателей автомобилей ГАЗ. Так, стальные втулки подшипников распределительного вала залиты высокооловянистым баббитом; ведомая шестерня распределительного вала изготовлена из чугуна; навивка клапанных пружин имеет постоянный шаг; выпускные клапаны свариваются из двух частей: стержень изготовляется из хромистой стали, головка — из жароупорной. Двигатель автомобиля Урал-375 имеет верхнее расположение клапанов. Впускной и выпускной клапаны изготовлены из жаростойкой стали. На впускных клапанах установлены резиновые колпачки 6 для предотвращения попадания масла из головки блока в цилиндр через зазор между втулкой 13 и стержнем клапана при такте впуска. Выпускные клапаны для повышения долговечности работы охлаждаются натрием, находящимся в полости 14 клапана. Натрий обеспечивает лучший отвод тепла от головки к стержню клапана. Кроме того, выпускной клапан во время работы принудительно поворачивается специальным механизмом 11. Корпус 1 механизма вращения выпускного клапана установлен в головке цилиндров. В корпусе имеются пять наклонных углублений, в которых помещены шарики 2, занимающие под воздействием возвратных пружин 3 верхнее положение на наклонной поверхности углублений. Дисковая пружина 4-внутренней кромкой опирается на корпус, а на наружную кромку пружины опирается упорная шайба 5. Рис. Распределительный механизм двигателя автомобиля Урал-375: 1 — штанга толкателя; 2 — регулировочный винт; 3 — крышка головки цилиндров; 4 — коромысло; 5 — впускной клапан; 6 — колпачок; 7 — выпускной клапан; 8 — тарелка клапана; 9 — сухарь; 10 — пружина; 11 — механизм вращения выпускного клапана; 12 — головка цилиндров; 13 — направляющая втулка клапана; 14 — полость клапана, заполненная натрием; 15 — седло клапана Рис. Механизм вращения выпускного клапана двигателя автомобиля Урал-375: 1 — неподвижный корпус; 2 — шарик; 3 — возвратная пружина; 4 — дисковая пружина; 5 — упорная шайба; 6 — замочное кольцо Дисковая пружина и упорная шайба могут поворачиваться вокруг корпуса. На упорную шайбу 5 устанавливается пружина клапана, ее усилие через упорную шайбу передается на наружную кромку дисковой пружины 4. При открытии клапана упругость его пружины увеличивается настолько, что дисковая пружина выпрямляется и нажимает на шарики, которые, перемещаясь по наклонным поверхностям углублений в корпусе 1, поворачивают дисковую пружину, упорную шайбу, пружину клапана и клапан. При закрытии клапана упругость его пружины уменьшается, дисковав пружина возвращается...

Механизм газораспределения и его детали

Механизм газораспределения

В четырехтактных двигателях применяют клапанные механизмы газораспределения, клапаны которых открывают и закрывают впускные и выпускные отверстия. Различают два типа клапанных механизмов газораспределения: с подвесными клапанами, расположенными в головке цилиндров с боковыми клапанами, размещенными в блок-картере Механизм газораспределения с подвесными клапанами, применяемый в дизелях и большинстве карбюраторных двигателей, работает следующим образом. Рисунок. Механизм газораспределения и его детали: 1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — штанги; 4 — регулировочный болт; 5 — ось коромысла  6 — коромысло; 7 — шайба крепления пружины сухариками; 8 — пружина клапана; 9 — направляющая втулка; 10 — клапан; 11 — привод; 12 — коленчатый вал Коленчатый вал приводит во вращение через шестерни распределительный вал 1. При повороте распределительного вала его кулачок своим выступом поднимает толкатель 2, а вместе с ним и штангу 3. Коромысло 6, установленное на оси 5, поворачивается вокруг нее и отжимает клапан 10 вниз. Открывается отверстие канала в головке цилиндров, а пружина 8, предварительно сжатая (чтобы удержать клапан в закрытом положении), еще более сжимается. Когда выступ кулачка выходит из-под толкателя, давление на клапан прекращается и он под действием пружины, плотно закрывает отверстие канала в головке цилиндров. Механизм газораспределения с подвесными клапанами обеспечивает лучшее наполнение цилиндров и позволяет достигать более высоких степеней сжатия, чем механизм с боковыми клапанами. Поскольку в таком механизме камера сгорания компактна, понижаются тепловые потери через ее стенки и, следовательно, уменьшается удельный расход топлива. Чтобы изменение размеров при нагревании деталей механизма газораспределения не нарушало плотной посадки клапана в гнезде, между торцом стержня клапана с коромыслом должен быть зазор (h = 0,2…0,5 мм), который регулируют болтом 4.

зменение высоты подъема клапана при разной высоте кулачка распределительного вала автомобилей Хонда

Изменение высоты кулачка распределительного вала

Изменение высоты подъема клапана может осуществляться изменением высоты кулачка распределительного вала, воздействующего через коромысло на клапан. Такое решение под названием «VTEC-System» применяется фирмой «Хонда». Аббревиатура VTEC полностью расшифровывается следующим образом – Variable Valve Timing and Lift Electronic Control. В переводе на русский язык – это электронная система управления временем открытия и высотой подъема клапанов. Принципиальная схема этой системы для двигателя с четырьмя клапанами на каждый цилиндр и двумя распределительными валами показана на рисунке: Рис. Изменение высоты подъема клапана при разной высоте кулачка распределительного вала автомобилей Хонда: а – положение кулачков распределительного вала при малой частоте вращения коленчатого вала; б – положение кулачков распределительного вала при большой частоте вращения коленчатого вала; 1 – запирающий плунжер в свободном состоянии; 2 – канал подачи масла; 3 – профиль кулачков для низкой частоты вращения коленчатого вала; 4 – основные коромысла; 5 – подача масла; 6 – профиль кулачков для высокой частоты вращения коленчатого вала; 7 – дополнительное коромысло; 8 – запирающий плунжер в рабочем состоянии; 9 – пружинное устройство для подпирания дополнительного коромысла Переключающий механизм установлен на оси коромысел. Эта система позволяет изменять ход клапана в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (высокая или низкая), а также выключать цилиндры из работы. Распределительный вал, кроме двух кулачков небольшой высоты 3, имеет посреди них кулачок большой высоты 6 для привода клапанов каждого цилиндра с увеличенным ходом и продолжительностью открытия. Кулачок большой высоты воздействует на дополнительное коромысло 7, которое подпирается специальным пружинным устройством 9. Внутри оси распределительного вала имеется канал 2 подачи масла к запирающему плунжеру, состоящему из двух частей. Подача масла к деталям системы осуществляется по каналу, выполненному внутри распределительного вала. Для создания необходимого давления предусмотрен дополнительный масляный насос, запитывающийся от основной масляной магистрали. Запирающий плунжер состоит из двух поршней, которые могут передвигаться под давлением масла и соединять дополнительное коромысло 7 с основными коромыслами 4. При этом кулачок 6, имеющий большую высоту, чем кулачки 3, воздействуя на дополнительное коромысло 7, соединенное с основными коромыслами 4, открывая клапана на большую величину и увеличивая продолжительность подачи топливовоздушной смеси. При прекращении подачи масла запирающий плунжер под воздействием пружины возвращается в исходное состояние, и дополнительное коромысло отсоединяется от основных. Переключение на разные частоты вращения коленчатого вала происходит по сигналу блока управления в зависимости от разряжения во впускном трубопроводе, нагрузки, скорости движения автомобиля и температуры двигателя. Появившись в 1990 году, система VTEC дважды модернизировалась, и в настоящее время имеется ее третья серия, отличительная особенность которой в том, что оптимальное время и величина открытия впускных клапанов подбирается электроникой для трех режимов работы двигателя: на низкой, средней и высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя. В зоне низкой частоты вращения коленчатого вала система VTEC обеспечивает экономичный режим работы двигателя на обедненной топливно-воздушной смеси. На средней частоте вращения коленчатого вала величина открытия клапанов изменяется так, чтобы получить максимальный крутящий момент. При высокой частоте вращения коленчатого вала клапана открываются на максимальную величину для получения максимальной мощности. В настоящее время система VTEC может регулировать высоту подъема не только впускных, но и выпускных клапанов. Подобная система применяется и для автомобилей Тойота. Рис. Изменение высоты подъема клапана автомобилей Тойота:...

Трещины и задиры ремня ГРМ

Осмотр ремня ГРМ. Когда менять?

Проверяйте состояние ремня через рекомендованные интервалы времени (пробега автомобиля): мелкие повреждения могут привести к большим неприятностям: в большинстве случаев обрыв ремня приводит к ударам поршня о клапаны. Повреждения могут быть обнаружены визуально в виде трещин и прихватов нижних поверхностей. Возможной причиной этих дефектов являются отложения на ролике натяжителя, сильно изнашивающие спинку ремня. Возможен иизгиб натяжителя. До установки нового ремня устраните причину, вызвавшую повреждения старого. Частота замены ремня зависит от частоты и длительности эксплуатации автомобиля. Проверка состояния ремня ГРМ производится ориентировочно каждые 40 000 км пробега, а замена — не реже 1 раза на 90 000 км пробега. Вместе с заменой ремня рекомендуется одновременно заменять ролики, т.к. не известно, выдержат ли они следующие 90 тыс. км (чаще всего нет), а производить через время замену исключительно роликов — нецелесообразно. Более того, заклинивание изношенного ролика приведет к обрыву ремня ГРМ и, в лучшем случае, остановке двигателя. При более драматичном сценарии потребуется капитальный ремонт мотора. Тщательно осмотрите состояние зубьев ремня и его боковую поверхность: подрывы зубьев и боковой поверхности могут говорить о недостаточной центровке зубчатых шкивов. Возможно также затрудненное вращение (закусывание) валов, приводимых зубчатым ремнем (например масляного или насоса охлаждающей жидкости). Рис. Трещины и задиры ремня ГРМ Рис. Повреждения зубьев Перед установкой осмотрите состояние зубчатых шкивов и очистите их мягкой щеткой. Не применяйте проволочную щетку и металлические скребки. Отложения в углах зубьев удаляйте деревянным скребком. Рис. Боковой износ Не пытайтесь очистить ремень от отложений каким-либо растворителем: замените ремень. Чистка ремня должна проводиться сухой мягкой, лучше зубной щеткой. Не перекручивайте ремень.

Схема электрогидравлического привода клапанов

Гидравлический привод клапанов

Применение электромагнитного привода клапанов требует больших затрат электроэнергии на их открытие, поэтому немецкие производители двигателей предлагают открывать клапана с помощью гидравлики, а управлять гидравликой с помощью электроэнергии. В отличие от других типов открытия клапанов применение электрогидравлического привода клапанов позволяет отказаться не только от распределительного вала и дроссельной заслонки, но и от клапанных пружин. При применение этого типа клапанов, наряду с простым открытием-закрытием клапанов и ходом клапана можно изменять фазы газораспределения и их работу независимо для каждого цилиндра, снижая тем самым расход топлива и выброс токсичных веществ в отработавших газах и повысить мощность двигателя. Общая схема электрогидравлического привода клапанов показана на рисунке: Рис. Схема электрогидравлического привода клапанов: 1 – насос высокого давления; 2 – линия высокого давления (50…200 кгс/см2); 3 – клапан регулировки высокого давления; 4 – линия управляющего давления (5…20 кгс/см2 ); 5 – блок электрогидравлического подъема клапана; 6 – регулятор подъема клапана; 7 – электромагнитный клапан на линии низкого давления; 8 – линия низкого давления ( менее 5 кгс/см2 ); 9 – клапан механизма газораспределения; 10 – электромагнитный клапан на линии высокого давления; 11 – цилиндр; 12 – поршень Каждый блок электрогидравлического подъема клапана содержит на каждый клапан механизма газораспределения: электромагнитный клапан 10 на линии высокого давления обесточенный в закрытом положении электромагнитный клапан 7 на линии низкого давления обесточенный в открытом положении регулятор подъема клапана 6 двухступенчатый регулируемый привод поршня 12 для открытия клапана гидравлический компенсатор линейного расширения Принцип действия системы заключается в следующем. Насос высокого давления создает давление масла в системе до 200 кгс/см2. Электромагнитный редукционный клапан 3 регулирует давление в линии высокого давления в пределах 50…200 кгс/см2 по сигналу блока управления, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки, температуры и т. д. Этот клапан регулирует переменный ход высоты подъема клапана одновременно для всех клапанов сразу. Если на электромагнитный клапан 10 подается напряжение, он открывается и масло из линии высокого давления поступает в цилиндр сверху поршня. Электромагнитный клапан на линии низкого давления 7 в это время закрыт, так как на него не подается напряжение. Поршень, воздействуя на клапан механизма газораспределения перемещает его вниз, таким образом клапан открывается. В зависимости от режима работы двигателя срабатывает регулятор подъема клапана 6, изменяя скорость посадки всех клапанов одновременно. Изменение фаз газораспределения клапанов происходит при изменении времени подачи напряжения на электромагнитный клапан на линии высокого давления 10. При обесточивании электромагнитного клапана 10 и масло из линии высокого давления поступает в цилиндр снизу поршня. Поршень, воздействуя на клапан механизма газораспределения перемещает его вверх, таким образом клапан закрывается. Масло из пространства над поршнем подается в линию низкого давления и затем снова подается к насосу. Для того чтобы увеличить силу открытия клапана и одновременно снизить потребление энергии при большом ходе открытия клапана, применяются поршни, состоящие из двух частей. При среднем давлении около 100 кгс/см2 и относительно малом времени срабатывания полный ход клапана составляет 1 мм, а скорость посадки колеблется от 0.05 до 0,5 м/с. Электрогидравлический привод клапанов связан с системой циркуляции масла двигателя. Общими с системой смазки двигателя являются поддон картера двигателя, масляный насос для подачи масла в систему смазки двигателя и к насосу высокого...

Фазы газораспределения

В современных двигателях скорость вращения коленчатого вала достигает 3000—4000 оборотов в минуту. Иначе говоря, в секунду каждый поршень делает 100—120 ходов. При таком режиме работы двигателя на совершение каждого такта приходится очень мало времени. Поэтому для лучшего наполнения цилиндров и их лучшей очистки клапаны открываются не тогда, когда поршень уже находится в мертвой точке, а несколько раньше и закрываются уже после того, как поршень пройдет мертвую точку. Величины опережения открытия или запаздывания закрытая клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала от положения, соответствующего верхней или нижней мертвой точке, называются фазами газораспределения. У большинства двигателей впускной клапан открывается тогда, когда поршень не доходит до верхней мертвой точки на 5—30°, считая по углу поворота коленчатого вала, в результате чего обеспечивается лучшее наполнение цилиндра горючей смесью. Впускной клапан закрывается только после того, как поршень пройдет нижнюю мертвую точку и коленчатый вал повернется на 39—110°, т.е. тогда, когда полностью закончится такт впуска и начнется такт сжатия. Поступление горючей смеси вследствие инерции продолжается еще некоторое время, хотя уже начался другой такт. Этим улучшается наполнение цилиндров, Выпускной клапан обычно.открывается с опережением на 44—71° до нижней мертвой точки, т.е. тогда, когда рабочий ход еще полностью не закончился. При этом газы, находясь в цилиндре под значительным давлением, начинают быстро выходить в выпускной трубопровод, хотя поршень и продолжает свое движение вниз. Закрытие выпускного клапана происходит также с запаздыванием на 6—37°. Несмотря на то что поршень в это время начинает движение вниз, отработавшие газы по инерции все еще продолжают выходить в выпускной трубопровод. При этом происходит перекрытие клапанов, т. е. на некоторое время выпускной и впускной клапаны остаются открытыми. Тем самым осуществляется продувка цилиндра горючей смесью, способствующая лучшему очищению цилиндра от отработавших газов. Фазы газораспределения для наглядности изображаются обычно в виде диаграммы. Рис. Диаграмма фаз газораспределения двигателя ЗИЛ-157К Наивыгоднейшие фазы газораспределения определяются при проектировании двигателя в зависимости от его конструкции и быстроходности. Углы опережения и запаздывания и, следовательно, продолжительность открытия клапанов делают тем больше, чем. больше число оборотов коленчатого вала двигателя, соответствующее его максимальной мощности.

✪Устройство автомобиля Авто⚡сайт №❶