Изобретенный более ста лет назад автомобиль прочно занял ведущее место в жизни человека. По мере развития техники он совершенствуется, становясь более сложной энергетической установкой мощностью от нескольких десятков до 1000 и более лошадиных сил.
Представить современную жизнь без автомобилей
На сегодняшний день автомобилестроение испытывает колоссальное развитие. Для производства автомобилей используются высокие технологии и современное оборудование.
На долю автомобильного транспорта в народном хозяйстве России приходится свыше двух третей перевозимых грузов. Такое массовое использование автомобилей объясняется тем, что они могут доставлять пассажиров и грузы от места отправления до места назначения без пересадки и перегрузки.
i Назначение и устройство
Механизм газораспределения предназначен для своевременного впуска в цилиндры воздуха (дизели) или горючей смеси (карбюраторные и газовые двигатели) и выпуска из них отработавших газов [1].
Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания обеспечивает распределение топливно-воздушной смеси (или воздуха в дизелях) по цилиндрам и выпуск отработавших газов [2].
Газораспределительный механизм состоит из следующих основных элементов (рисунок 1): распределительного вала, толкателей, штанг, одно- или двуплечих рычагов (коромысел), клапанов и их пружин.
Распределительный вал имеет кулачки — выступы определенного профиля, задающие порядок и время открытия и закрытия клапанов. Он может быть расположен в нижней части блока цилиндров (нижнее расположение) или в его головке (верхнее расположение) и приводится во вращение от коленчатого вала.
При нижнем расположении распределительного вала усилие, необходимое для открытия клапанов, передаётся к ним от кулачков через толкатели, штанги и коромысла.
В газораспределительном механизме с верхним расположением распределительного вала привод клапанов осуществляется кулачком либо непосредственно через толкатели, либо через рычаги или коромысла.
В процессе прогрева двигателя (от температуры окружающего воздуха до рабочей температуры) детали газораспределительного механизма нагреваются, что вызывает увеличение их размеров. Это может привести к тому, что клапан перестанет плотно закрываться. Чтобы избежать такого эффекта, в клапанном механизме предусмотрен тепловой зазор (для впускных клапанов — от 0,15 до 0,25 мм, для выпускных — от 0,20 до 0,35 мм и более).
Газораспределительный механизм автомобиля ГАЗ 24-10 Волга
... Распределительные валы при верхнем расположение клапанов могут быть установлены в блоке цилиндров - нижнее расположение (двигатель автомобиля ГАЗ 24-10 «Волга»). При верхнем расположении распределительного вала ... автомобилей после капитального ремонта. Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси (карбюраторных двигателей) или очищенного воздуха ...
При эксплуатации двигателя происходит износ деталей газораспределительного механизма, приводящий к увеличению теплового зазора. Поэтому периодически возникает необходимость в его регулировке, операции довольно трудоёмкой и ответственной. Неправильно установленный тепловой зазор приводит к неплотному закрыванию клапанов или характерному металлическому стуку, вызывающему повышенный износ деталей газораспределительного механизма.
Гидравлические компенсаторы зазоров в газораспределительном механизме обеспечивают его безударную работу и полное закрытие клапанов [2].
Составляющими механизмами распределительного вала являются кулачки, расположенные над клапанами (впускным и выпускным).
Для каждого клапана свой кулачок.
Во время вращения вала, кулачки служат средством согласованного движения поршней, открытия и закрытия клапанов. Посредством цепной передачи (зубчатого ремня) от коленчатого вала начинает вращаться распределительный вал. Регулировка натяжения цепи привода происходит посредством специального натяжителя, зубчатого ремня – посредством натяжного ролика (рисунок 2).
В современных автомобильных двигателях применяют механизм газораспределения с верхним расположением клапанов, которое позволяет получить компактную камеру сгорания, обеспечить лучшее наполнение цилиндров горючей смесью и облегчить регулировку тепловых зазоров (рисунок 3).
Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов. На рисунке 4 показан механизм газораспределения двигателя ЗИЛ-130. Усилие от кулачков 6 и 7 распределительного вала через толкатели 20, штанги 19 и коромысла 14 передается клапанам, которые открываются, сжимая пружины 12. Закрытие клапанов происходит под действием сжатых пружин. На общем для обоих рядов цилиндров распределительном вале имеются также шестерни 21 привода масляного насоса и прерывателя-распределителя, а также эксцентрик 5 привода топливоподкачивающего насоса. Распределительный вал расположен в блоке цилиндров и шестерней 1 приводится от коленчатого вала; частота вращения распределительного вала должна быть в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала.
Для ограничения осевых перемещений распределительного вала между шестерней 1 и передней опорной шейкой 4 установлено распорное кольцо 3, которое обеспечивает зазор (0,1-0,2 мм) между упорным фланцем 2 и шестерней 1.
Механизм газораспределения дизеля КамАЗ-740 также имеет 1 распределительный вал 1 с шестерней привода 17, установленной на заднем конце вала.
Стальной распределительный вал установлен в развале блока цилиндров на пяти подшипниках скольжения.
Осевое перемещение вала ограничено корпусом заднего подшипника, в торцы которого с одной стороны упирается ступица шестерни 17, а с другой — упорный бурт задней опорной шейки вала.
Технологический процесс регулировки теплового зазора привода клапанов
... с шариковой гайкой и поршень-рейка, зацепляющая с зубчатым сектором вала сошки с гидроусилителем Привод Пневматический, двухконтурный с пружинными энергоаккумуляторами Подвеска Рессорная, передняя на ... Рисунок 1. Автомобиль КамАЗ-4310 Таблица 1. Характеристики автомобиля КАМАЗ-4310 Двигатель Дизель, четырехтактный, 8-ми цилиндровый, V-образный 90°, верхнеклапанный, жидкостного охлаждения ...
Стальные толкатели 2 грибкового типа пустотелые с цилиндрической направляющей частью. Тарелка толкателя имеет наплавку отбеленным чугуном.
Направляющая 3 толкателей делается съёмной, общей для четырёх толкателей, что облегчает её ремонт. Впускной 14 и выпускной 15 клапаны изготовлены из жаропрочной стали. Стержни клапанов на длине 120 мм от верхнего торца покрыты графитом для лучшей переработки. Во время работы двигателя клапаны поворачиваются относительно седла за счёт специальной конструкции разъёмного соединения (втулка 8 — тарелка 9), что повышает продолжительность их эксплуатации без ремонта.
В современных высокооборотных двигателях легковых автомобилей ВАЗ и «Москвич» распределительный вал
Например, на двигателях автомобилей ВАЗ-2101 «Жигули» (рисунок 5а) чугунный распределительный вал 7 расположен в пяти опорах, алюминиевый корпус которых устанавливается на шпильки и притягивается сверху к головке цилиндров гайками.
Кулачки распределительного вала действуют на рычаги 8, которые, поворачиваясь на сферической головке регулировочного болта 11, другим концом нажимают на стержень клапана и открывают его. Регулировочный болт ввернут во втулку 10 головки цилиндров и стопорится контргайкой. Закрывается клапан двумя пружинами. Вращение от коленчатого вала 1 к распределительному валу 7 передается втулочно-роликовой цепью 3. Этой же цепью приводится во вращение ведомая звездочка 13 привода масляного насоса и прерывателя-распределителя зажигания. Для уменьшения колебаний цепи служит успокоитель 12, закреплённый на торце двигателя. Для натяжения цепи предусмотрено натяжное устройство 5 с башмаком 4.
Привод распределительного вала в двигателе автомобиля ВАЗ-2105 осуществляется зубчатым ремнём. Для этого на коленчатом и распределительном валах (рисунок 5б) установлены шкивы 14 и 16 с наружными зубьями специального профиля. Шкивы 14 и 16 охватываются ремнем 15, на внутренней поверхности которого также имеются зубья. Ремень охватывает также зубчатый шкив 17 привода масляного насоса. Ремень изготовлен из специальной резины, армированной стеклокордовым шнуром, а его рабочая зубчатая поверхность покрыта специальной эластичной тканью.
В конструкции привода предусмотрено натяжное устройство, состоящее из закрепленного на поворотной пластине гладкого ролика, который прижимается к наружной поверхности ремня 15 пружиной. Чтобы натяжение ремня сделать нормальным, достаточно отпустить болт 18, проходящий сквозь прорезь в пластине. Это позволит пружине подтянуть пластину вместе с роликом 5, после чего болт 18 следует затянуть.
Весь привод распределительного вала не нуждается в смазке; от пыли и грязи защищён лёгкими пластмассовыми крышками. Привод зубчатым ремнём позволяет (по сравнению с цепным) снизить металлоёмкость и шум механизма газораспределения.
Двигатель: общее устройство, параметры, рабочий цикл и порядок ...
... цилиндре). Для равномерной и плавной работы многоцилиндрового двигателя одноименные такты в разных его цилиндрах должны чередоваться в определенной последовательности. Эта установленная последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называется порядком работы двигателя. Порядок работы двигателя ... 6 -- головка цилиндра; 7 -- верхняя головка шатуна; 8 -- цилиндр; 9 -- коленчатый вал; 10 ...
Детали механизма газораспределения
Поверхности кулачков и опорных шеек распределительного вала дизеля КамАЗ-740 отцементированы и закалены токами высокой частоты. Втулки подшипников сделаны из биметаллической ленты и запрессованы в перегородки блока. Шестерни привода распределительного вала расположены на заднем торце блока цилиндров.
Между каждой парой опорных шеек вала имеются 4 кулачка — для клапанов одного цилиндра правого ряда и одного цилиндра левого ряда. Углы взаимного расположения кулачков зависят от порядка работы цилиндров и фаз газораспределения.
Каждый цилиндр имеет по одному впускному и одному выпускному клапану. Для некоторых двигателей распределительные валы изготовляют из чугуна, в этом случае их кулачки и шейки подвергают отбеливанию.
Шестерни распределительных валов карбюраторных двигателей делают из чугуна или из текстолита. Зубья у шестерен косые, что вызывает появление силы, стремящейся переместить распределительный вал в осевом направлении.
Толкатели изготовляют из стали или чугуна. Стальные толкатели имеют наплавленную чугунную пятку, соприкасающуюся с кулачком. Толкатели бывают цилиндрическими, грибовидными или роликовыми. Толкатели имеют углубления, в которые входят нижние концы штанг. Перемещаются толкатели в направляющих, выполненных в блоке цилиндров, или в привёрнутых к нему корпусах направляющих.
Штанги изготовляют полыми из стали или из дюралюминия со стальными сферообразными наконечниками, которыми штанга упирается с одной стороны в толкатель, а с другой — в сферическую поверхность регулировочного винта.
Коромысло изготовляют из стали или чугуна. Плечо коромысла со стороны клапана длиннее, чем со стороны штанги толкателя. Это позволяет уменьшить высоту подъёма толкателя и штанги. В отверстие коромысла запрессована бронзовая втулка. Устанавливают коромысла на полых осях, которые бывают общими для всех цилиндров или выполняют отдельно для каждого цилиндра.
Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Диаметр головки впускного клапана больше, чем выпускного. Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали; выпускные клапаны (или их головки) — из жаростойкой стали. Вставные седла клапанов, запрессованные в головку или блок цилиндров, изготовляют из жаростойкого чугуна. На рабочую поверхность головки выпускных клапанов иногда наплавляют жаростойкий сплав. Для лучшего охлаждения внутреннюю полость некоторых выпускных клапанов заполняют металлическим натрием, который имеет высокую теплопроводность и температуру плавления 98°С. При движении клапана расплавленный натрий, перемещаясь внутри стержня, отводит теплоту от головки к стержню, которая затем передается направляющей втулке 10.
