§ 21. Механизм вращения клапана

Для повышения надежности вы­пускных клапанов применяют меха­низмы для их вращения. При этом устраняется возможность образования нагара на рабочей фаске выпускного клапана. Во время работы выпускной клапан принудительно поворачивается специальным механизмом (рис. 43), кор­пус которого расположен в головке бло­ка. В корпусе 2 по окружности располо­жено пять наклонных углублений для шариков 3 с возвратными пружинами 10. На верхнюю часть корпуса надеты с зазором дисковая пружина 9 и опор­ная шайба 4. Пружина 6 клапана одним концом опирается на тарелку 7, а дру­гим — на опорную шайбу 4. Если кла­пан закрыт, то усилие пружины через шайбу передается дисковой пружине 9 и шарикам 3. Внутренней кромкой ди­сковая пружина опирается на заплечики корпуса, а на ее наружную кромку дей­ствует пружина 6 клапана через опор­ную шайбу 4.

При открытии клапана пружина 6 сжимается, и сила, передаваемая ди­сковой пружине 9, возрастает. Пружина 9 распрямляется, и между ее внутренней кромкой и заплечиками корпуса по­является зазор. После выпрямления ди­сковой пружины на шарики передается усилие двух пружин. Шарики, перекаты­ваясь по наклонным углублениям кор­пуса, сжимают возвратные пружины /О, поворачивая (вследствие трения) диско­вую пружину вместе с опорной шайбой, которая, в свою очередь, вызывает пово­рот пружины б одновременно с клапа­ном. Во время закрытия клапана пру­жина 6 распрямляется, давление умень­шается и прогиб дисковой пружины 9 возрастает. Дисковая пружина 9 вну­тренней кромкой снова опирается на за­плечики корпуса и освобождает шарики, возвращающиеся в исходное положение под действием возвратных пружин 10.

§ 22. Фазы газораспределения

При рассмотрении рабочих циклов двигателей условно было принято, что открытие и закрытие клапанов происхо­дит в момент нахождения поршня со­ответственно в ВМТ или в НМТ. В дей­ствительности моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с по­ложением поршней в мертвых точках. Клапаны открываются и закрываются с некоторым, иногда очень значи­тельным, опережением или запаздыва­нием, что необходимо для улучшения наполнения цилиндров чистым возду­хом (дизели) или горючей смесью (карбюраторные двигатели) и лучшей очист­ки их от отработавших газов Д Моменты открытия и закрытия клапанов, выра­женные в градусах угла поворота колен­чатого вала по отношению к соответ­ствующим мертвым точкам, называют фазами газораспределения и изображают в виде круговых диаграмм (рис. 44). Рассмотрим общую диаграмму фаз газораспределения четырехтактного

Рис. 44.

Диаграммы фаз газораспределения:

а — общая четырехтактного двигателя; о — двигателя автомобиля ЗИЛ-130; в — дизеля КамАЗ-740;

1 — 2 — фаза впуска; 3 — 4 - фаза выпуска; О — центр вращения вала

двигателя (рис. 44, а). Впускной клапан открывается (точка 1) с опережением (угол а), т. е. до прихода кривошипа ко­ленчатого вала и поршня в ВМТ. Вслед­ствие этого в начале движения поршня вниз впускной клапан будет уже открыт на значительную величину, и наполне­ние цилиндра (вследствие разрежения) воздухом или горючей смесью улуч­шается. Закрывается впускной клапан (точка 2) с запаздыванием (угол 5), т. е. кривошип вала и поршень проходят НМТ, поднимаются вверх, совершая такт сжатия, а клапан в это время еще открыт, и горючая смесь или воздух по инерции заполняют цилиндр.

Выпускной клапан открывается (точка 3) до прихода кривошипа коленчатого вала и поршня в НМТ, т. е. с опереже­нием (угол у). Поршень движется вниз, а отработавшие газы уже начинают вы­ходить из цилиндра, так как давление в нем больше атмосферного. Поэтому при движении поршня вверх, во время такт, а выпуска, меньше затрачивается работы на удаление отработавших га­зов из цилиндра двигателя. Закрытие выпускного клапана (точка 4) происхо­дит с запаздыванием (угол (3) — после перехода кривошипом вала и поршнем ВМТ. В этом случае используется от­сасывающее действие потока газов в выпускном трубопроводе.

Таким образом, в результате откры­тия выпускного клапана с опережением и закрытия его с запаздыванием улуч­шается очистка цилиндра от отработав­ших газов.

Анализируя диаграмму, ви­дим, что в течение некоторого времени, за которое коленчатый вал поворачи­вается на угол, равный сумме углов а 4- Р, открыты оба клапана — впускной и выпускной. Этот период называют перекрытием клапанов.

Для правильной установки фаз газо­распределения распределительные зуб­чатые колеса двигателя необходимо точно соединять по меткам.

Фазы газораспределения некоторых отечественных двигателей приведены в табл. 6. Указанные фазы газораспре­деления являются расчетными и действительны при соответствующих зазо­рах между стержнем клапана и бойком коромысла или между стержнем клапа­на и регулировочным болтом толкате­ля. Для двигателя автомобиля ГАЗ-53А этот зазор равен 0,35 мм, а для автомо­биля ЗИЛ-130 он составляет 0,30 мм. С увеличением частоты вращения ко­ленчатого вала (быстроходные двигате­ли) фазы газораспределения расши­ряются, так как поршни перемещаются быстрее и остается меньше времени на наполнение цилиндров чистым возду­хом или горючей смесью.