Класифікація ГРМ

Загальна конструкція ГРМ

Вхідна інформація

Приступаючи до вивчення даної теми, ВАМ необхідно відновити в пам’яті знання з минулих періодів навчання:

· з курсу «Основи газової динаміки»: виток газу крізь сопла та дифузори, рівняння нерозривності, критична швидкість;

· з курсу «Деталі машин»: шестеренні, ланцюгові, ремінні передачі.

Зміст теми

§ 1. Загальна конструкція ГРМ

§ 2. Класифікація ГРМ

§ 3. Привод розподільного вала

§ 4. Розподільний вал

§ 5. Деталі передачі

§ 6. Клапанний вузол

§ 7. Десмодромні ГРМ

§ 8. Механізми відключення циліндрів

§ 9. Фази газорозподілу

§ 10. Тенденції розвитку ГРМ

Тематичний зміст

Газорозподільний механізм (ГРМ) призначений для забезпечення періодичної зміни робочого тіла у циліндрах ДВЗ при реалізації дійсного циклу. Зміна робочого тіла передбачає наповнення циліндра свіжим зарядом та його очищення від відпрацьованих газів.

Вимоги до конструкцій ГРМ:

· мінімально можливі габарити та маса деталей;

· мінімальні витрати енергії на привод;

· висока надійність та довговічність;

· простота конструкції;

· мінімальні втрати на тертя рухомих елементів.

ДВЗ випускаються з клапанним, золотниковим і змішаним газорозподільними механізмами.

У двотактних бензинових ДВЗ, як правило, використовують золотникові ГРМ, де роль золотника виконує сам поршень, який своїм тілом відкриває та закриває вікна у циліндрі (див. тему Т.1). У двотактних дизелях використовують змішані клапанно-золотникові ГРМ (впуск через вікна, випуск — через клапани).

В автотракторних чотиритактних двигунах звичайно застосовуються клапанні газорозподільні механізми.

Переваги клапанного розподільного механізму:

· надійне ущільнення циліндра;

· мала маса;

· простота виготовлення;

· тривалий термін служби.

У загальному випадку клапанний газорозподільний механізм складається з наступних елементів:

· деталі приводу розподільного вала від колінчастого;

· розподільний вал;

· деталі передачі;

· клапанний вузол.

Класифікаційних ознак ГРМ багато. Розглянемо основні:

1) за взаємним розташуванням розподільного вала та клапанів:

· SV (Side Valves) — з нижнім (у картері) розташуванням розподільного вала та нижнім (точніше, бічним по відношенню до циліндра) розташуванням клапанів (рис. 1, а). Клапани розміщені в блоці циліндрів. В основному це двигуни застарілих конструкцій (ГАЗ-20, -51, ЗіЛ-157). Зараз така схема не використовується через погане наповнення циліндрів (суміш рухається знизу угору) та нераціональну форму камери згоряння;

· IOE (Inlet Over Exhaust) — нижнє розташування розподільного вала, нижнє бічне розташування випускного клапана, верхнє розташування впускного клапана (рис. 1, б). Найстаріша схема (двигуни транспортних засобів Бенца та Даймлера, мотоциклетні чотиритактні Harley-Davidson), яка дозволяла використовувати клапани більших розмірів, але камера згоряння мала знову нераціональну форму та низький ступінь стиску. Використовувалась до 1960-х рр. (CJ-3B Jeep 1953-1964; 1966 Land Rover Six; Rolls Royce);

· OHV (OverHead Valves) — з нижнім (або середнім) розташуванням розподільного вала та верхнім розташуванням клапанів (рис. 1, в). Схема забезпечує гарне наповнення циліндрів та спрощує конструкцію блок-картера, але має більшу кількість (тобто, й масу) деталей привода. Верхнє розташування клапанів дозволяє застосовувати різні варіанти форм камер згоряння, які сприятливі для протікання робочих процесів у циліндрі.

· OHC (OverHead Camshaft) або SOHC (Single OverHead Camshaft) — з верхнім розташуванням одного розподільного вала та верхнім розташуванням клапанів (рис. 1, г). Схема дозволяє зменшити кількість деталей привода клапанів, що підіймає максимальну частоту обертання.

· DOHC (Dual (Double) OverHead Camshafts) — з верхнім розташуванням двох розподільних валів та верхнім розташуванням клапанів (рис. 1, д). Використовується у багатоклапанних ГРМ.

а	б	в
г	д
Рис. 1. Типи ГРМ за взаємним розташуванням клапанів та розподільного вала.

2) за кількістю клапанів. Мінімальна кількість клапанів — 2 (один впускний, один випускний). Впускний, як правило, більший за розміром (рис. 2). Триклапанна конструкція (як правило, два впускних клапани та один випускний) розповсюджена рідше (Mercedes-Benz) (рис. 3). ДВЗ з чотирма клапанами на циліндр (рис. 4) отримали розповсюдження з 1970-х років, і сьогодні стали нормою на транспортних засобах усіх типів. Іноді використовуються ГРМ з п’ятьма клапанами (Volkswagen, Audi, Yamaha) (рис. 5, 6). Існують і екзотичні схеми з шістьма (рис. 7) та сімома (рис. 8) клапанами на циліндр.

Рис. 2. Головка циліндрів ДВЗ з двома клапанами на циліндр.	Рис. 3. ГРМ ДВЗ з трьома клапанами на циліндр.

Рис. 4. ДВЗ з чотирма клапанами на циліндр.	Рис. 5. ДВЗ з п’ятьма клапанами на циліндр (Volkswagen)

Рис. 6. ДВЗ з п’ятьма клапанами на циліндр (мотоциклетний ДВЗ Yamaha)

Рис. 7. ДВЗ з шістьма клапанами на циліндр (Maserati «High Tech» V6 1985 р., у виробництво не потрапив)

Рис.8. Головка ДВЗ з сімома клапанами на циліндр (мотоциклетний ДВЗ Yamaha)

3) за взаємним розташуванням клапанів (рис. 9). При двоклапанній схемі клапани відносно поздовжньої осі можуть бути розташовані поздовжньо, поперечно або косо.

Поздовжнє розташування використовується при клинових та плоскоовальних камерах згоряння, у схемах OHV та OHC. Розташування однойменних клапанів сусідніх циліндрів може бути попарним або почерговим. Впускні та випускні колектори у рядних ДВЗ розташовують, як правило, з одного боку для підігрівання суміші; у V-подібних — по різні боки для спрощення компонування.

Поперечне або косе розташування використовується при полусферичних або шатрових камерах згоряння, у схемах OHС та DOHC (дуже рідко — OHV (рис. 10)). При цьому забезпечується більша плавність та більші перетини каналів. При поперечному розташуванні впускні та випускні канали направлені у різні боки, при косому — у різні або у один бік.

Часто клапани установлюють під кутом відносно осі циліндра, який називають кутом розвалу. Зі зростанням кута розвалу з’являється можливість збільшення діаметрів клапанів. У дизелів та бензинових ДВЗ з плоскоовальними камерами згоряння клапани відносно осі циліндра розташовують паралельно.

4) за типом привода розподільного вала.

Рис. 9. Розташування і число клапанів на один циліндр: а — два, б — три, в — чотири

Рис. 10. Поперечне розташування клапанів у ДВЗ з ніжнім розташуванням розподільного вала (Chrysler Hemi)

Дата добавления: 2014-10-15