8. Фазы газораспределения. Перекрытия клапанов.

Продолжительность открытия впускных или выпускных отвер­стий цилиндра, выраженную в градусах угла поворота коленчатого вала, принято называть фазами газораспределения.

В зависимости от назначения отверстий, соединяющих цилин­дровую полость двигателя с впускным или выпускным трубопрово­дами, различают фазы впуска (продувки) и выпуска. Величину фаз выбирают сообразно с тактностью двигателя, особенностями его конструкции и быстроходностью. Правильный выбор фаз газорас­пределения для каждой конкретной модели двигателей в значи­тельной степени определяет их параметры. На окончательном выборе фаз газораспределения останавливаются после эксперименталь­ного уточнения путем испытаний данной модели двигателя на стенде.

Для большей наглядности фазы газораспределения обычно изображают в виде круговых диаграмм. Угол поворота коленчатого вала от н.м.т. до момента закрытия впускного клапана называется углом запаздывания закрытия. Увеличение угла запаздывания закрытия клапана заметно улучшает наполнение цилиндров. Объясняется это явление возникающим инерционным напором потока во впускном трубопроводе, который усиливается к концу процесса впуска. Благодаря этому свежий заряд может поступать в цилиндр и в то время, когда поршень движется от н.м.т. к в.м.т. Обычно за время запаздывания закрытия впускного клапана при полной нагрузке и номинальных оборотах вала в цилиндр поступает 10—15% свежей горючей смеси или воздуха, потребляемых двигателем.

Такую же примерно продолжительность в автомобильных дви­гателях имеет и фаза выпуска (см. рис. 1, а). Выпускной клапан открывается до прихода поршня в н.м.т. при такте расширения за 40—60° угла поворота коленчатого вала, а закрывается с запаз­дыванием на 15—20° после завершения хода выпуска (после в.м.т.).

Открытие выпускного клапана с большим углом опережения необходимо для того, чтобы лучше очистить цилиндр. К этому момен­ту газы в цилиндре имеют давление около 4—5 кГ/см² (≈0,4—0,5 Мн/м²) и выбрасываются в атмосферу с большой скоростью равной скорости при критическом перепаде давлений Считают что за первую фазу выпуска из цилиндра выбрасывается примерно 60—70% всех отработавших газов и только 20—30% их удаляется при последующем ходе поршня от н.м.т. до в.м.т., когда осу­ществляется вторая фаза выпуска. Если бы выпускной клапан откры­вался в момент нахождения поршня в н.м.т., то все отработав­шие газы пришлось бы удалять из цилиндра при движении поршня к в.м.т. и затрачивать на это большую работу. В двигателе, диаграмма фаз газораспределения которого пока­зана на рис. 1, а, перекрытие клапанов составляет 40° угла пово­рота коленчатого вала.

Рис. 1 - Диаграммы фаз распределения:

а)  четырехтактного двигателя МЗМА-408;  б)  двухтактного двигателя   К 175

9. Материалы и способы изготовления деталей механизма газораспределения.

Распределительные валы изготовляют из легированных сталей 15Х, 15НМ и 12ХНЗА, или из углеродистых сталей 40 и 45, или из чугуна. Кулачки и шейки стальных распределительнных валов подвергаются цементации с последующей закалкой или поверхностной закалке, а чугунных — отбеливанию.

Для распределительных шестерен применяют сталь 20 и 45 или серый чугун. Для уменьшения шума при работе зубья шестерни делают косыми, а шестерню изготовляют из текстолита (при стальной ступице).

Толкатели изготовляют из легированных сталей 15Х, 20Х 12ХНЗА и 18ХНЗА, из стали 45 с последующей поверхностной закалкой. В некоторых двигателях толкатели делают из отбеливающихся чугунов. Твердость рабочих торцов толкателя не должна быть ниже HRC54—56.

Выпускные клапаны в карбюраторных двигателях изготовляют из сталей ЭСХ8, Х9С2, Х10СМ, Х12Н7С, ЭН107 и ЭЯ2. С целью экономии жаропрочные материалы в ряде двигателей применяют только для головок клапанов, а стержни делают из сталей 40Х или 40ХН, затем эти детали сваривают. Для повышения коррозионной стойкости выпускных клапанов и уменьшения износа рабочей поверхности на нее и на головку клапана со стороны цилиндра наплавляют слой твердого сплава ВЗК (на кобальтовой основе), сормайта (на железной основе) или стеллита (60% Niи 15% Сг) толщиной 1,5—2,5 мм.

Для впускных клапанов применяют хромистую и хромони-келевую сталь 40Х, 40ХН, 50ХН, 37С и 40ХНМА.

Седла клапанов изготовляют из серых перлитовых чугунов СЧ 24—48, стали 45. В некоторых случаях седла клапанов отливают из отбеливающихся чугунов, при этом седла хорошо противостоят ударной нагрузке и химическому воздействию газов. Кроме того, обработка точно отливаемых колец для седел сводится только к шлифованию, без обтачивания и притирки.

Направляющие втулки изготовляют из чугуна или из алюминиевой бронзы.

Для пружин применяют специальную пружинную проволоку диаметром 3—5 мм из сталей СОГ, 65Г, 50ХФХ и П1.

Детали крепления тарелки, пружины и стержня клапана (сухари, чеки) изготовляют из сталей 40, 45, 12НЗА и чугуна СП-4Ф и др.

Коромысла штампуют из углеродистых сталей 20 и 30. Применяют также легированные стали 20ХНЗА, 12ХЗА, ЭИ274 и др. Ударной части коромысла с помощью термической обработки придается высокая твердость