Особенности механизма газораспределения

Начнем с того, что клапаны, открывшись, должны возвращаться в исходное положение. Для быстрого и плотного закрытия клапанов на их стержни надевают пружины. Что же мешает клапану постоянно следовать за кулачком? Ответ очень простой — силы инерции. Они стремятся на участке закрытия клапана оторвать ролик, а вместе с ним и другие детали механизма газораспределения от поверхности кулачка. В связи с этим на стержни клапанов ставят по две пружины: наружную большего диаметра и внутреннюю меньшего диаметра (рис, 70). Эти пружины должны преодолеть силы инерции и обеспечить неразрывность связи кулачка с клапаном, т. е. обеспечить безударную работу деталей привода и закрытие клапана в соответствии с профилем кулачка.

Рис. 69. Привод клапанов дизелей ПД1, 2Д50, Д50

Для нормальной работы дизеля необходимо, чтобы каждый клапан в закрытом положении плотно прилегал к своему месту посадки (седлу) в крышке, не допуская пропуска воздуха при сжатии и пропуска газов в момент сгорания топлива в цилиндре. Для этого посадочные места на крышке цилиндра и клапана точно обрабатывают и притирают с помощью специальных  паст. В цилиндровой крышке дизелей Д49 и Д70 размещено по четыре клапана: два впускных и два выпускных. Для чего установлено не по одному, а по два клапана? Главное требование, которое предъявляется к клапанам дизеля, — это создание наилучших условий для впуска воздуха и выпуска газов. Если при впуске воздух, проходя клапан, будет испытывать большое сопротивление, то заряд воздуха в цилиндре и давление в начале сжатия уменьшаются, что невыгодно. При выпуске, если проходное сечение выпускного клапана будет малым, цилиндр не успеет достаточно хорошо очиститься от отработавших газов. Вот почему проходные сечения клапанов должны быть максимальными. Эта цель и достигается при увеличении числа клапанов. А что, если увеличить диаметр выпускного клапана? Тогда, казалось бы, вместо двух можно ограничиться одним клапаном. Однако в этом случае температура тарелки клапана повысится, так как ухудшатся условия отвода тепла (возрастет термическое сопротивление тарелки клапана). Естественно, что в таких условиях работа клапана усложнится и его придется изготовлять из более жаростойких материалов. Не случайно поэтому на некоторых зарубежных тепловозных дизелях в одной цилиндровой крышке размещают даже шесть клапанов (три впускных и три выпускных). Известны, однако, и дизели, имеющие только один впускной и один выпускной  клапан. Клапаны работают в неблагоприятных условиях, так как подвержены сильному нагреву (до 600—700° С). Особенно сильно нагреваются выпускные клапаны, так как они омываются газами в момент выпуска из цилиндра, поэтому эти клапаны изготовлены из так называемой жаростойкой стали, хорошо противостоящей   высоким   температурам.

Рис.70 Цилиндровая крышка тепловозных дизелей типа Д49

Когда клапан закрыт, между его колпачком и бойком рычага, перемещающего клапан, должен оставаться небольшой зазор. Его величина на холодном дизеле должна находиться в пределах 0,4 — 0,5 мм. Для чего нужен зазор? Известно, что при нагревании тела расширяются. Так, например, между рельсами железнодорожного пути оставляют зазоры. В жаркие летние дни зазоры едва заметны, зимой же в сильные морозы они увеличиваются. Если соединять рельсы вплотную, то, удлиняясь при нагревании, они изогнутся. То же может получиться с деталями привода клапанов, которые нагреваются при работе. Значит, зазор нужен для того, чтобы в моменты, когда ролик находится на затылочной части кулачка, клапаны имели возможность полностью закрыть выпускные и всасывающие отверстия в крышке цилиндра. Если зазора не будет, то детали привода после нагрева удлинятся и не дадут пружинам клапана закрыть его, что приведет к нарушениям в рабочем процессе дизеля. Правильная установка величины зазора при регулировке имеет очень большое значение. Чрезмерное увеличение зазора также нежелательно потому, что боек будет сильно ударять по колпачку клапана, вызывая быстрый износ деталей привода. В дизелях 11Д45, Д49 и др. необходимую величину зазора в зависимости от температуры деталей привода автоматически поддерживает особое устройство — гидротолкатель, который к тому же уменьшает шум при работе газораспределительного механизма. Рабочим телом гидротолкателя служит масло, которое поступает из масляной системы дизеля через невозвратный клапан.