Глава 4. Механизм газораспределения
Для осуществления рабочего цикла необходимо, согласно чередованию тактов, подавать в цилиндры двигателя горючую смесь (бензиновые двигатели) или очищенный воздух (дизели), обеспечивать герметизацию цилиндров двигателя при процессах сжатия и расширения и выводить из цилиндра отработавшие газы.
Механизм газораспределения служит для своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов двигателя, обеспечивая качественное наполнение цилиндра свежим зарядом, его очистку от отработавших газов и герметизацию цилиндра при сжатии и рабочем ходе.
От объема и состава свежего заряда в большой степени зависят технико-экономические показатели двигателя.
4.1. Типы механизмов газораспределения
Различают клапанные и золотниковые механизмы газораспределения. В четырехтактных автомобильных двигателях газообмен осуществляется с помощью клапанов, приводимых в действие от распределительного вала.
Клапанные механизмы газораспределения получили наибольшее распространение благодаря сравнительно простому устройству и надежной работе. Кроме того, клапаны обеспечивают хорошую герметизацию цилиндра при тактах сжатия и расширения.
В двухтактном двигателе газообмен может происходить под действием поршня, открывающего и закрывающего впускные, выпускные и перепускные окна, или смешанной системы газораспределения.
Клапанные механизмы газораспределения в зависимости от места установки клапана относительно цилиндров могут быть трех типов: 1) Нижнее расположение распределительного вала и клапанов; 2) Нижнее расположение распределительного вала и верхнее расположение клапанов; 3) Верхнее расположение распределительного вала и клапанов.
Нижнее расположение распределительного вала и клапанов
При нижнем расположении (рис. 4.1) клапаны размещены обычно в один ряд в блоке цилиндров и приводятся в действие через толкатели от одного общего распределительного вала. Впускные и выпускные трубопроводы крепятся к блоку и часто с одной стороны для подогрева смеси, поступающей в цилиндры двигателя, теплом отработавших газов.
Рис. 4.1.Механизм газораспределения с нижним расположением распределительного вала и клапанов:
1—седло клапана; 2—клапан; 3—направляющая втулка; 4—пружина; 5—сухари; 6—тарелка пружины клапана; 7—регулировочный болт; 8 – Контргайка болта; 9 – Толкатель; 10 – Распределительный вал
К достоинствам данного механизма модно отнести: 1. Малое количество деталей привода клапана, их малая масса и высокая жёсткость; 2. Малая высота всего двигателя (ниже центр тяжести автомобиля, лучше обзор, улучшается аэродинамика автомобиля). К недостаткам следует отнести: 1. Ухудшение наполнения цилиндров горючей смесью вследствие большого суммарного угла поворота потока от карбюратора до цилиндра. По этой причине невозможно форсирование по частоте вращения коленчатого вала; 2. Затруднено форсирование двигателя по степени сжатия в связи с возможностью возникновения детонации, вследствие большого расстояния от электродов свечи зажигания до детонирующего объёма горючей смеси. Несмотря на простоту конструктивного исполнения и компактность привода, такие механизмы имеют ограниченное применение.
Нижнее расположение распределительного вала и верхнее клапанов
При верхнем расположении клапанов (рис. 4.2) камеры сгорания имеют обычно компактную форму с малыми относительными поверхностями охлаждения, благодаря чему снижаются тепловые потери и повышается экономичность работы двигателя. Кроме того, в таких камерах значительно сокращается путь пламени от свечи до наиболее удаленных объемов рабочей смеси и улучшаются условия протекания процесса сгорания, в связи с чем создаются возможности повышения степени сжатия. При верхнем расположении клапанов может быть уменьшена длина впускных каналов, что позволяет придать им более выгодные формы, в результате чего снижаются потери на впуске и выпуске, улучшаются наполнение цилиндров свежим зарядом и очистка их от отработавших газов. Это обеспечивает повышение мощности и экономичности двигателей с верхним расположением клапанов.