Создание парка автомобилей

Механизм газораспределения с подвесными клапанами действует следующим образом. Коленчатый вал приводит во вра­щение через шестерни распределительный вал. При пово­роте распределительного вала его кулачок своим выступом поднимает толкатель. Стержень толкателя движется в блок-картере. Вместе с толкателем поднимается штанга, которая упирается нижним концом в дно сферической выемки толкателя, а верхним — в регулировочный винт  коромысла. Коромысло, установленное на оси , пово­рачивается вокруг своей оси и отжимает клапан  вниз. При этом от­крывается отверстие канала в головке цилиндров, а пружины , предварительно сжатые (чтобы удержать клапан в закрытом положе­нии), сжимаются дополнительно. Стержень клапана движется в на­правляющей втулке .

Наибольшее открытие клапана происходит тогда, когда толкатель находится на вершине кулачка. При дальнейшем повороте распреде­лительного вала толкатель постепенно опускается, а клапан под дейст­вием пружин движется вверх, в конце хода плотно закрывая отверстие канала в головке цилиндров.

При обратном движении клапана детали передачи (коромыс­ло, штанга и толкатель) перемещаются в первоначальное по­ложение.

Детали клапанного механизма газораспределения             

Клапан состоит из тарелки и стержня. Переход от тарелки к стержню сделан плавным, что обеспечивает клапану , необходимую прочность, улучшает отвод тепла от тарелки и уменьшает сопротивление движению газов. Конусный поясок (фаска) тарелки  клапана  предназначен  для плотного закрытия седла в головке цилиндров. У большинства двига­телей фаски впускных и выпускных клапанов и их седел выполнены под углом 45°. Плотность прилегания фасок клапана и седла достига­ется шлифовкой и дополнительной притиркой их друг к другу.

Стержень клапана шлифованный. В верхней его части сделана ци­линдрическая выточка , в которую входит выступ  разрезанного на две половины конического кольца — так называемые сухари , крепя­щие опорную шайбу  на стержне клапана. Под выточкой  на стержне клапана расположена вторая цилиндрическая выточка , в которую вставлено пружинное кольцо . Оно предотвращает падение клапана в цилиндр в случае его обрыва.

Направляющая втулка  обеспечивает строго направлен­ное движение клапана и посадку его в седло без перекоса. Она запрес­совывается в головку цилиндров. Направляющие втулки изготовляют из чугуна (СМД-14, Д-160, ЗИЛ-130) или метал­локерамики (24Д, ГАЗ-53, СМД-60 и ЯМЗ), подвергнутой

прессова­нию, спеканию и пропитке маслом. Металлокерамические втулки обла­дают высокими антифрикционными качествами.

Пружина  создает усилие, необходимое для закрытия клапана и плотной посадки его в седло. Обладая достаточной упругостью, пружи­на не допускает отрыва клапана и толкателя от кулачка распредели­тельного вала, сохраняя этим установленную продолжительность от­крытия клапана.

Детали передачи механизма газораспределения обеспечивают пере­дачу движения от распределительного вала к клапанам. К этим дета­лям при подвесных клапанах относятся толкатель,  штанга , коромысло с регулировочным винтом , ось коромысел  со стой­кой  и пружинами , а при боковых — толкатель с регулировочным болтом.

Толкатель служит для передачи движения от кулачка распре­делительного вала к клапану или штанге. Толкатели изготовляются из чугуна или стали. Толкатели перемещаются в направляющих втулках из анти­фрикционного чугуна (Д-37Е) или непосредственно в отверстиях блок-картера (например, СМД-60, Д-240, ГАЗ-53, ЗИЛ-130

Штанга представляет собой цельный стальной (СМД-60 и ЗИЛ-130), цельный из алюминиевого сплава (Д-37Е, 24Д и ГАЗ-53) или пустотелый стальной (А-41, А-01МиЯМЗ) стержень. Штан­ги из алюминиевого сплава и пустотелые стальные на концах имеют стальные шлифованные, термически обработанные наконечники. Ниж­ний наконечник штанги — шаровой. Он опирается на сферическую по­верхность выемки толкателя. Верхний наконечник штанги имеет углубление со сферической поверхностью, на которую опирается головка регулировочного винта.

Коромысло  — это стальной двуплечий рычаг с плечами раз­личной длины. На коротком плече сделано резьбовое отверстие. В это отверстие ввертывается винт , с помощью которого регулируется за­зор между утолщением (бойком) на конце длинного плеча коромысла  и стержнем клапана. Рабочая поверхность бойка шлифуется и терми­чески обрабатывается. В средней части коромысла имеется отверстие с запрессованной втулкой . Это отверстие необходимо для того, что­бы установить коромысло на оси.

Стальные оси, на которых размещены коромысла, закреп­лены в стойках, установленных на верхней плоскости головки ци­линдров. Стойки крепятся к головке цилиндров шпильками. Продоль­ное перемещение по валику коромысел предотвращается распорными пружинами .

Оси коромысел обычно пустотелые, их внутренняя полость исполь­зуется как канал для подвода масла, смазывающего втулки коромысел и трущиеся поверхности наконечников штанг, головок регулировочных винтов и направляющих втулок. Чтобы масло не вытекало из осей коромысел, наружные концы их закрыты заглушками, а внутренние соединены трубкой, снабженной уплотнительным устройством.

Для предохранения от повреждений и загрязнения детали меха­низма газораспределения, размещенные на головке цилиндров, закры­ты стальными или алюминиевыми колпаками. Между нижней плоско­стью колпака и головкой

цилиндров, а также между верхней плоско­стью колпака и его крышкой установлены специальные прокладки.

Распределительный вал при помощи кулачков, располо­женных на нем, управляет движением клапанов. Каждый кулачок воздействует на один клапан — впускной или выпуск­ной. Кулачки изготовлены заодно с валом и располагаются на нем в определенном порядке под разными углами в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Профиль кулач­ков должен обеспечивать работу двигателя е принятыми фазами газораспределения, макси­мальную высоту подъема клапана и плавное перемещение клапана при достаточно быстром его открытии и закрытии. Широко распространен выпуклый симметричный профиль кулачка, который может применяться при лю­бом типе толкателя.

Конструкция головки цилиндров зависит от формы камеры сгорания, расположения клапанов, свечей или форсунок, впускных и выпускных каналов, наружных трубопроводов и направления потоков охлаждающей жидкости.
           Конструкция головки цилиндров зависит от типа и мощности двигателя, особенностей системы охлаждения.
           Конструкции головок цилиндров дизелей определяются формой камеры сгорания.
 

Формы камер сгорания. Конструкция головки цилиндра дизелей зависит от способа смесеобразования и типа камеры сгорания. В двигателях с непосредственным впрыскиванием Д-240, А-41, А-01, СМД-60, всех дизелей ЯМЗ и КамАЗ двухклапанные головки цилиндров с верхним расположением клапанов имеют сравнительно простую форму: неразделенные V и VI  камеры сгорания размещают обычно в поршне, форсунку располагают вертикально или наклонно с незначительным смещением от оси цилиндра.
           Конструкции головок цилиндров дизелей определяются формой камеры сгорания.
           Конструкции головок цилиндров автомобильных и тракторных дизелей, выпускаемых, как правило, с подвесными клапанами, определяются видом смесеобразования и конфигурацией камеры сгорания.
Чередование кулачков зависит от конструкции головки цилиндров и направления вращения распределительного вала.
Форма днища поршня определяется конструкцией головки цилиндра.
 

К недостаткам двигателей с вихревыми камерами относится сложность конструкции головки цилиндра и дополнительные тепловые потери за счет большой величины (ЗД - 3 5) отношения поверхности вихревой камеры к ее объему. По этой причине запуск двигателей в условиях низких температур затруднен.
Применение боковых клапанов позволяет уменьшить высоту двигателя и упростить конструкцию механизма газораспределения и конструкцию головки цилиндров, которая в этом случае получается меньшей по весу и более дешевой

в производстве по сравнению с головками двигателей с подвесными клапанами. Вместе с тем конструкция блока двигателя при размещении в нем впускных и выпускных клапанов и соответствующих каналов значительно усложняется. Возникают затруднения в обеспечении необходимого охлаждения перемычек между клапанами, а также стенок между цилиндром и клапанными каналами.
 

При выдавливании профилей из термопластичных материалов, которые характеризуются узким температурным интервалом перехода из стеклообразного в вязкотекучее состояние и незначительной вязкостью расплава (например, полиамидные смолы и полиэтилен), конструкцию головки цилиндра необходимо несколько видоизменять, чтобы увеличить сопротивление выдавливанию и достичь тем самым требуемого уплотнения профиля.
Размеры коленчатого вала рядных двигателей зависят от следующих факторов:

1) числа коренных и шатунных подшипников;

2) конструкции блока цилиндров (отдельные цилиндры или блоки цилиндров, мокрые и сухие гильзы);

3) конструкции головок цилиндров (общая головка для всех цилиндров или раздельные на один, два три цилиндра);

4) типа сочленения шатунов в V-образных двигателях (центральное сочленение, с прицепным шатуном, последовательное размещение двух шатунов на одной шейке);

5) способа изготовления и материала вала (стальные штампованные или чугунные литые); методов упрочнения.
 

Уплотнение между головкой цилиндров и блоком обеспечивается прокладкой из асбостального листа со стальной окантовкой отверстлй для цилиндров и медной окантовкой отверстий для прохода воды. Конструкция головки цилиндров зависит от расположения клапанов. При однорядном расположении верхних клапанов камера сгорания обычно имеет клиновидную форму.
 

Гильзы цилиндров.

Головки цилиндров вместе с их стенками и днищами поршней образуют камеры сгорания. Конструкция головки цилиндров зависит от формы камеры сгорания, расположения клапанов, наружных трубопроводов и системы охлаждения. Широко распространены карбюраторные двигатели с верхним расположением клапанов, имеющие полусферические II камеры сгорания с двусторонним поперечным или односторонним продольным размещением, а также клиновидные III камеры с односторонним расположением клапанов в ряд.
Каждый ряд цилиндров имеет отдельную головку, отлитую у карбюраторных двигателей из алюминиевого сплава, а у дизельных - из чугуна. Конструкция головки цилиндров зависит от расположения клапанов. У карбюраторных двигателей при однорядном расположении верхних клапанов камере сгорания придают клиновидную форму, основной объем которой сосредоточен в зоне расположения клапанов.
 

Основными характеристиками головок цилиндров карбюраторных и газовых двигателей являются также отношение поверхности камеры сгорания, размещаемой в головке, к ее объему, расположение свечи и материал головки. Конструкции головок цилиндров автомобильных и тракторных дизелей, выпускаемых, как правило, с подвесными клапанами, определяются видом смесеобразования и конфигурацией камеры сгорания.
 

Схема распыления топлива с помощью вихревой камеры. Предкамерные и вихрека-мерные двигатели позволяют применять несколько пониженное давление подачи, они менее требовательны к качеству топлива и обеспечивают большую мягкость работы. Однако усложнение конструкции головки цилиндров и большая сложность их эксплуатация снижают область применения этих дизелей.
Внешнее смесеобразование в этих двигателях было организовано путем установки во впускном трубопроводе газовоздушных смесителей, что позволяло сохранить неизменной конструкцию головки цилиндров.
Свойства первичных эталонных топлив. Определение цетанового числа топлива основано на принципе сравнения его с каким-то другим продуктом, принятым за эталон. Сравнение производится на одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия, отличающемся от двигателя, применяемого для определения октановых чисел, конструкцией головки цилиндра (дизельная головка), наличием топливо-подающей аппаратуры (насос, форсунка) и специальными приборами для регистрации результатов испытания.
 

У карбюраторных и газовых двигателей клапаны располагаются как в головке (подвесные), так и в самом блоке цилиндров, в случае смещенной камеры сгорания - Г - образной головке. Конструкция головки цилиндров в автотракторных (быстроходных бескомпрессорных) дизелях тесно связана с принятым принципом смесеобразования и включает в себя все элементы, определяющие его. Главные требования к ней сводятся к обеспечению проникновения распыленного топлива через слой воздуха и равномерного перемешивания с ним.
 

Влияние увеличения степени сжатия на детонацию очевидно из вышеприведенного рассуждения. Подобным же образом легко оценить влияние опережения зажигания. Оно приводит к большему сжатию несгоревшей части газа, благодаря увеличению пути пламени перед верхней мертвой точкой. Таким образом, опережение зажигания приводит к более высокому максимальному давлению. Действие наддува сводится к увеличению давления. Среди них может быть упомянута головка цилиндра конической формы со свечой в верхней части и двойным зажиганием. Газ приводится в движение потоком, засасываемым через впускной клапан, ходом поршня и расширением горящего газа. Отсюда видно, что конструкция головки цилиндра сильно влияет на завихрение. Конструкция так называемой высокотурбулентной головки хорошо известна. Запаздывание искры уменьшает сжатие несгоревшей смеси, так как возрастает доля процесса сгорания, происходящая после верхней мертвой точки. Если несгоревшая часть газа сжимается в узком пространстве, то это препятствует его охлаждению, но понижает химическую активность. Если применяемое топливо имеет низкотемпературный взрывной полуостров, то охлаждение благоприятно только в том случае, если оно не приводит смесь в эту область высокой химической активности. Кроме того, оно увеличивает еще скорость обрыва цепей, что, в свою очередь, увеличивает задержку воспламенения. Он нашел, что при постепенном увеличении средней температуры камеры сгорания с помощью увеличения как степени сжатия, так и температуры охлаждающей среды, детонационное сгорание может уступить место плавному нормальному сгоранию.
 

Влияние увеличения степени сжатия на детонацию очевидно из вышеприведенного рассуждения. Подобным же образом легко оценить влияние опережения зажигания. Оно приводит к большему сжатию несгоревшей части газа, благодаря увеличению пути пламени перед верхней мертвой точкой. Таким образом, опережение зажигания приводит к более высокому максимальному давлению. Действие наддува сводится к увеличению давления. Среди них может быть упомянута головка цилиндра конической формы со свечой в верхней части и двойным зажиганием. Газ приводится в движение потоком, засасываемым через впускной клапан, ходом поршня и расширением горящего газа. Отсюда видно, что конструкция головки цилиндра сильно влияет на завихрение. Конструкция так называемой высокотурбулентной головки хорошо известна. Запаздывание искры уменьшает сжатие несгоревшей смеси, так как возрастает доля процесса сгорания, происходящая после верхней мертвой точки. Если несгоревшая часть газа сжимается в узком пространстве, то это препятствует го охлаждению, но понижает химическую активность. Если применяемое топливо имеет низкотемпературный взрывной полуостров, то охлаждение благоприятно только в том случае, если оно не приводит смесь в эту область высокой химической активности. Кроме того, оно увеличивает еще скорость обрыва цепей, что, в свою очередь, увеличивает задержку воспламенения. Он нашел, что при постепенном увеличении средней температуры камеры сгорания с помощью увеличения как степени сжатия, так и температуры охлаждающей среды, детонационное сгорание может уступить место плавному нормальному сгоранию.