2.3.2. Особенности устройства и принцип действия грм двигателей зил-131, КамАз-740.

Газораспределительный механизм предназначен для управления процессами впуска горючей смеси (рабочего тела) и выпуска отработавших газов в соответствии с порядком работы цилиндров.

Механизм газораспределения двигателя состоит из:

• деталей клапанной группы;

• передаточных деталей;

• деталей привода.

1. Детали клапанной группы:

• клапаны;

• седла клапанов;

• направляющие клапанов;

• пружины;

• детали крепления клапана;

• механизм поворота выпускных клапанов.

2. Передаточные детали:

• толкатель клапана;

• штанга;

• регулировочный винт;

• коромысло.

3. Детали привода

• распределительный вал;

• шпонка;

• шестерня привода.

Детали клапанной группы.

Клапаны - служат для открытия и закрытия впускных и выпускных каналов. Изготовлены из жаропрочных сталей. Диаметр головки выпускного клапана меньше диаметра головки впускного клапана. Стержни обоих клапанов на длине 125 мм от торца при сборке покрывают графитом для улучшения приработки. Клапаны перемещаются в металлокерамических направляющих втулках.

Для предотвращения попадания масла в цилиндр по зазору стержень клапана - направляющая втулка на втулке впускного клапана установлена резиновая манжета.

Выпускные клапаны имеют внутри полость, заполненную металлическим натрием. Натрий во время работы двигателя плавится и перемещаясь внутри полости при движении клапана, интенсивно переносит тепло от головки к стержню, а от него к направляющей втулке.

Передаточные детали.

Толкатели клапанов служат для восприятия боковых усилий от кулачков распределительного вала и передачи их на штанги.

Толкатели плоские, пустотелые, с цилиндрической направляющей; внутренняя цилиндрическая часть толкателя заканчивается сферическим гнездом для упора нижнего конца штанги.

Направляющие толкателей выполнены съемными для ремонтноспособности и технологичности блока. На двигатель установлены четыре направляющие, в которых перемещаются по четыре толкателя. Каждая направляющая установлена на двух штифтах и прикреплена к блоку цилиндров двумя болтами. Болты застопорены отгибными шайбами.

Штанги толкателей служат для передачи усилий от толкателя на коромысло. Стальные, трубчатые с запрессованными наконечниками. Нижний наконечник имеет выпуклую сферическую поверхность, верхний выполнен в виде сферической чашечки для упора регулировочного винта коромысла.

Коромысло клапана служит для передачи усилий от штанги к стержню клапана. представляет собой двуплечий рычаг, имеющий передаточное отношение 1,55 : 1. В короткое плечо коромысла для регулирования зазора в клапанном механизме ввернут регулировочный винт с контргайкой. Коромысла впускных и выпускных клапанов установлены консольно на осях, выполненных заодно со стойкой коромысел; стойка установлена на двух штифтах и закреплена на головке двумя шпильками. Осевое перемещение коромысел ограничено пружинным фиксатором. К каждому коромыслу через отверстия в стойке коромысла подводится смазка.

Пружины клапанов цилиндрические, с равномерным шагом витков и разным направлением навивки. На каждом клапане установлены две пружины. Нижними торцами пружины опираются на головку через стальную шайбу, верхними - в тарелку. Тарелка упирается во втулку, соединенную со стержнем клапана двумя конусными сухарями. Разъемное соединение втулка - тарелка дает возможность клапанам проворачиваться относительно седла.

Детали привода.

Распределительный вал служит для управления клапанами механизма газораспределения и привода приборов системы смазки и системы питания. Установлен в развале блока цилиндров на пяти подшипниках скольжения, подшипник задней опоры представляет собой втулку, запрессованную в съемный чугунный корпус; втулки, запрессованные в поперечные перегородки блока, служат подшипниками для остальных опор вала. На заднем конце распределительного вала на сегментной шпонке устанавливается шестерня привода распределительного вала.

Осевое перемещение распределительного вала ограничено корпусом подшипника, в торцы которого упираются с одной стороны ступица шестерни, а с другой - упорный бурт задней опорной шейки вала. Корпус подшипника задней опоры закреплен на блоке тремя болтами.

Работа газораспределительного механизма.

При вращении коленчатого вала через приводные шестерни вращается и распределительный вал. Кулачки распределительного вала заставляют перемещаться толкатели, которые, в свою очередь перемещают штанги. Штанги воздействуют на короткое плечо коромысла. Коромысло, проворачиваясь на оси, своим длинным плечом нажимает на торец клапана, при этом сжимает пружину и открывает впускной или выпускной каналы. При сбегании кулачка с толкателя, под действием усилия пружины клапан закрывает канал. Моменты открытия и закрытия впускных и выпускных каналов, продолжительность нахождения их в открытом и закрытом состояниях определяется профилем кулачков.

Газораспределительный механизм двигателя КамАЗ-740 принципиальных отличий от газораспределительного механизма ЗиЛ-131 не имеет и состоит из тех же деталей.

Фазами газораспределения называют моменты начала открытия и конца закрытия клапаном впускных или выпускных каналов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек. Фазы газораспределения обычно изображают в виде круговой диаграммы, называемой диаграммой газораспределения.

Из диаграммы видно, что для улучшения наполнения цилиндров горючей смесью и лучшей очистки их от отработавших газов следует открывать и закрывать клапаны не в те моменты, когда поршень находится в мертвых точках, а с некоторым опережением при открытии и с некоторым запаздыванием при закрытии.

Впускные клапаны в газораспределительном механизме двигателя КамАЗ-740 открываются раньше прихода поршня в ВМТ на 13⁰ и закрываются после прохода поршня НМТ на 49⁰. Выпускные клапаны открываются раньше прихода поршня в НМТ за 66⁰ и закрываются после прохождения поршнем ВМТ на 10⁰ угла поворота коленчатого вала.

Таким образом в цилиндре имеется такой период, в течении которого впускной и выпускной клапаны открыты одновременно. Этот период называется перекрытием клапанов. При перекрытии клапанов происходит подсасывание в цилиндр горючей смеси и отсасывание отработавших газов за счет большой инерции потока свежей горючей смеси и отработавших газов.

Оптимальные фазы газораспределения для каждого двигателя подбираются экспериментальным путем. Они зависят от:

• частоты вращения коленчатого вала;

• профиля и расположения кулачков;

• величины зазора между клапаном и коромыслом;

• величины проходного сечения.

Благодаря опережению открытия впускного клапана и началу движения поршня вниз, проходное сечение становится достаточно большим и наполнение цилиндров улучшается. Запаздывание закрытия впускного позволяет использовать инерцию газового потока для лучшего наполнения цилиндров.

Опережение открытия и запаздывание закрытия выпускного клапана способствуют улучшению очистки цилиндра. Таким образом “перекрытие клапанов” ведет к улучшению очистки и наполнения цилиндров, обеспечивает получение наибольшей мощности и экономичности двигателя.