Главная | Обратная связь

Конструкция и работа газораспределительного механизма

Газораспределительные механизмы независимо от расположения распределительных валов в двигателе включают в себя клапанную группу, передаточные детали и распределительные валы с приводом.

В клапанную группу входят впускные и выпускные клапаны, направляющие втулки клапанов и пружины клапанов с деталями крепления.

Клапаны (рисунок 6) служат для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов. Клапан состоит из головки и стержня. Головка клапана имеет узкую, скошенную под определенным углом, фаску. Фаска клапана должна плотно прилегать к фаске седла. Для этой цели их взаимно притирают. Головки впускных и выпускных клапанов имеют неодинаковый диаметр. Для лучшего наполнения цилиндров свежей горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают больше. Клапаны во время работы двигателя нагреваются неодинаково. Выпускные клапаны, контактирующие с отработанными газами, нагреваются больше. Поэтому их изготавливают из жароупорной стали.

Рис. 6 - Клапанная группа 1 - крышка цилиндра; 2, 3 - наружная и внутренняя пружины; 4 - сухарь; 5 - впускной (выпускной) клапан; 6 - стопорное кольцо; 7, 8 - стальное и резиновое кольца; 9, 10 - верхняя и нижняя тарелки; 11 - направляющая втулка;   Элементы клапана: а - тарелка; б - стержень; в – канавка; г - замочная часть клапана.

Стержень клапана цилиндрической формы в верхней части имеет выточку для деталей крепления клапанной пружины. Стержень выпускного клапана - полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения. Стержни клапанов помещают в направляющих втулках, изготовленных из чугуна или металлокерамики. Втулки запрессовывают в головку цилиндров.

Клапан прижимается к седлу при помощи цилиндрической стальной пружины. Кроме того, пружина не дает возможности клапану отрываться от коромысла. Пружина имеет переменный шаг витков, что необходимо для устранения ее вибрации. Другой вариант борьбы с вибрацией - установка двух пружин меньшей жесткости, имеющих противоположную навивку. Пружина одной стороной упирается в шайбу, расположенную на головке цилиндров, а другой – в упорную тарелку. Упорная тарелка удерживается на стержне клапана при помощи двух конических сухарей, внутренний буртик которых входит в выточку стержня клапана. Для уменьшения проникновения масла по стержням клапанов в камеру сгорания двигателя на стержни клапанов надеты маслоотражательные колпачки.

Передаточными деталямидля типа ОНV являются толкатели, направляющие втулки толкателей, штанги толкателей, коромысла, ось коромысел, рычаги привода клапанов, регулировочные шайбы и регулировочные болты.

Штанга толкателей (рисунок 7) предназначена для передачи усилия от толкателя к коромыслу. Штанга изготавливается из цельного или пустотелого стального стержня. На концах штанги находятся сферические стальные, обработанные наконечники, нижний наконечник шаровой формы. Верхний наконечник может иметь как шаровую форму, так и углубление со сферической поверхностью. В верхний наконечник упирается головка регулировочного винта, ввернутого в коромысло.

Рис. 7 – Штанги и коромысла   а - с углублением в наконечнике штанги; б - со сферическим наконечником штанги; 1. штанга; 2. регулировочный винт; 3. заглушка; 4. контргайки; 5. коромысло; 6. пружина; 7. ось коромысла; 8. стойка; 9. болт штуцер; 10. отверстие для масла; 11. втулка;

Коромысло 5 (рисунок 7), предназначено для воздействия на клапан с целью его открытия. Коромысло представляет собой двуплечий рычаг, изготовленный из стали. В его центре сделано утолщение, в нем выполнено отверстие куда, запрессована втулка 11. На длинном плече коромысло имеет закаленный боёк, которым оно давит на клапан, а на другом плече резьбовое отверстие; в который вворачивается регулировочный винт 2, предназначенный для установления зазора между клапаном и бойком коромысла, для обеспечения плотного закрытия клапанов. Коромысло качается на оси 7, установленной на стойках 8, прикрученных к головке блока. Распорные пружины 6 и стопорные кольца удерживают коромысла от осевого смещения. Оси коромысел выполнены пустотелыми для подвода масла к трущимся деталям втулок коромысел, регулировочных винтов и штанг. С торцов оси коромысла закрыты заглушками 3.

Толкатели (рисунок 8) предназначены для передачи усилия от кулачка распределительного вала штангам. Толкатели могут быть грибовидными, цилиндрическими или в виде качающегося ролика.

Рис. 8 – Толкатели   а - обыкновенные; б - качающиеся; 1. штанга; 2. грибовидный толкатель; 3. втулка толкателя; 4. толкатель с выпуклым днищем; 5. кулачки распределительного вала; 6. толкатель в виде стаканчика с плоским днищем; 7. грибовидный толкатель с кольцевой выемкой; 8. ось ролика; 9. ролик; 10. пята; 11. втулка; 12. рычаг;

Цилиндрические 4, 6 или грибовидные 2, 7 толкатели (рисунок 8 а) имеют сферические углубления для установки штанг. На нижней части толкателей выполнена плоская или сферическая опорная поверхность. Для обеспечения равномерного изнашивания толкатели совершают поступательное и вращательное движение одновременно. Качающиеся роликовые толкатели (рисунок 8 б) изготовлены в виде одноплечих рычагов, с утолщением и отверстием с одной стороны, в которое запрессована втулка 11. На другом конце втулки помещен ролик 9, вращающийся на игольчатом подшипнике и соприкасающийся с кулачком распределительного вала. Над роликом в толкатель запрессована пята 10 со сферическим гнездом, на которую опирается нижний конец штанги. Рычаги одеваются на ось, закрепленную в блок - картере.

При верхнемрасположении распределительного вала (тип OHC / DOHC) штанги толкателей, коромысла и ось коромысел отсутствуют.

Рис. 9 – Тенденции развития передаточных деталей

газораспределительного механизма

Для работы клапанного привода типа OHV (на рисунка 9 фрагмент (1)), необходимо много промежуточных деталей для передачи подъема кулачка на клапан - толкатели, штанги толкате­лей, рычаг клапана, опора рычага клапана.

Дальнейшие разработки двигателей были связаны с постоянно возрастающим числом оборотов, от двигателей требовались большая мощность, компактность и меньший вес. И здесь клапанный привод с нижним расположением распределитель­ного вала достиг своих границ по дальнейшему увеличению числа оборотов. Необходимо было сократить количество движущихся деталей в клапанном приводе.

Фрагмент (2): Удалось переместить распределительный вал в головку блока цилиндров, таким образом. Можно было исключить штангу толкателя.

Настало время клапанных приводов с верхним расположением распределительного вала (overhead camshaft) - клапанные приводы с коромыслом при верхнем расположе­нии распределительного вала в головке блока цилиндров.

Фрагмент (3): В этом клапанном приводе с верхним расположением распредвала отсутствует толкатель, распределительный вал расположен выше и подъём кулачка Может передаваться непосредственно через коромысла или качающийся рычаг.

Фрагмент (4): Этот привод с качающимся рычагом соответствует самой жесткой конструкции клапанного привода с коромыслом.

Фрагмент (5): Клапанный привод ОНС/ DОНС (с верхним расположением распредвала), при котором клапаны приводятся непосредственно через тарельчатый толкатель, обеспечивает максимальное число оборотов. У него отсутствуют также коромысла или качающиеся рычаги.

Все конструктивные исполнения клапанных приводов (фрагменты с (1) по (2)) встречаются в крупносерийных двигателях. Инженеры взвешивают, в зависимости от конструкторской задачи - мощность, крутящий момент, рабочий объем, компоновку, издержки производства и т.д., - все преимущества и недостатки, и выбирают конструкцию. Таким образом, все типы приводов клапанов газораспределительного механизма - от привода клапанов через штанги толкателей до компактного привода с верхним расположением распределительного вала с непосредственным приводом клапанов - имеют право на существование.

В настоящее время более широко применяются две основные схемы привода клапанов, см. фрагменты (4) и (5) рисунок 9.