Газораспределительный ме6ханизм (ГРМ)

В четырехтактных двигателях применяют клапанный газораспределительный механизм (рис. 15), служащий для своевременной подачи в цилиндры воздуха (в дизелях) или горючей смеси (в карбюраторных двигателях) и для выпуска из цилиндров отработавших газов.

Рис. 15. Схемы газораспределительных механизмов:

а - с грибовидным толкателем; контргайка; б - с качающимся толкателем; стойка валика коромысла; 1 - промежуточная шестерня; штанга; 2 - поршень; 3 - клапан; 4 - головка ци­линдров; шестерня распределительного вала; 5 - направляющая втулка;

6 - пружины клапана; 7 - коромысло; 8 - ось (валик) коромысла; 9 - регулировочный винт; 10 - контргайка; 11 - стойка валика коромысла; 12 - штанга; 13 - толкатель; 14 — распределительный вал; 15 — шестерня распре­делительного вала; 16 - шестерня коленчатого вала; 17 - валик декомпрессора

Для этого клапаны в определенные моменты открывают и закрывают впускные и выпускные каналы головки цилиндров, которые сообщают цилиндры двигателя с впускными и выпускными трубопроводами. Различают два вида клапанных газораспределительных механизмов: с подвесными клапанами, расположенными в головке цилиндров, и боковыми, размещенными в блок-картере. В газораспределительный механизм входят впускные и выпускные клапаны с пружинами, передаточные детали от распределительного вала к клапанам, распределительный вал и шестерни.

Действует газораспределительный механизм следующим образом. Коленчатый вал с помощью шестерен вращает распределительный вал 14, каждый кулачок которого, набегая на толкатель 13, поднимает его вместе со штангой 12. Штанга поднимает один конец коромысла 7, а другой движется вниз и давит на клапан 3, опуская его и сжимая пружины б клапана. Когда кулачок распределительного вала сходит с толкателя, штанга и толкатель опускаются, а клапан под действием пружин, садясь в седло, плотно закрывает отверстие клапана.

Периоды с момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала, называют фазами газораспределения. Их изображают в виде таблицы или круговой диаграммы. На рисунке 16 приведена диаграмма фаз газораспределения тракторного двигателя Д-240.

Рис. 16. Диаграммы газораспределения фаз

Опережение открытия и запаздывание закрытия впускного клапана позволило продлить впуск воздуха от 180° до 242°. После закрытия впускного клапана дизеля воздух сжимается, топливо впрыскивается в камеру сгорания, происходит рабочий ход поршня. Выпуск отработавших газов из цилиндра, или открытие впускного клапана, начинается до прихода поршня в НМТ за 56° по углу поворота коленчатого вала. К моменту прихода поршня в НМТ часть отработавших газов выходит из цилиндра, что уменьшает противодавление газов на поршень при выталкивании во время такта выпуска. Выпускной клапан закрывается после прохода поршнем ВМТ. Продолжительность открытия

выпускного клапана по углу поворота коленчатого вала - 252°. В конце такта выпуска и начале такта впуска оба клапана некоторое время открыты одновременно, что соответствует, 32° по углу поворота коленча­того вала. Такое перекрытие клапанов способствует лучшей очистке цилиндра от отработавших газов в результате его продувки чистым воздухом.

Клапан 1 (рис. 17) состоит из тарелки и стержня. Переход от тарелки к стержню сделан плавным, что придает необходимую прочность, улуч­шает теплоотвод и уменьшает сопротивление движению отработавших газов. Для лучшего заполнения цилиндров воздухом, диаметры тарелок впускных клапанов больше диаметров тарелок выпускных клапанов.

Рис.17. Клапанный механизм:

1 - клапан; 2 - направляющая втулка клапана; 3 - тарелка пружины; 4 - сухарики; 5 - втулка сухариков; 6 - пружины; 7 - опорная шайба пружины;

А - фаска клапана

Сухарики 4 представляют собой коническое кольцо, разрезанное на две половинки. В некоторых двигателях между тарелкой пружин и сухариками находится втулка, которая зажимает сухарики и опирается на дно тарелки нижним узким торцом. Благодаря этому, клапан может проворачиваться относительно тарелки под воздействием коромысла и вследствие вибрации пружин. Это благоприятно отражается на работоспособности трущихся поверхностей клапана, его втулки и седлами обеспечивает их равномерный износ.

Направляющая втулка 2 обеспечивает направленное движение кла­пана и движение его в седло без перекоса.

Пружина 6 создает усилие, необходимое для закрытия клапана и плотной его посадки в седло.

Коромысло 5 (рис. 18) представляет собой двухплечий рычаг, изготовленный из стали. В средней его части, имеется утолщение с отверстием, куда запрессована втулка 11. На одном (длинном) плече коромысло имеет закаленный боек, которым оно давит на клапан, а на другом -резьбовое отверстие; в него ввертывают регулировочный винт 2, с помощью которого устанавливают зазор между клапаном и бойком коромысла, и обеспечивают плотное закрытие клапана.

Штанга 1 служит для передачи усилия от толкателя к коромыслу. Верхний наконечник может иметь шаровидную форму или углубление со сферической поверхностью. На него опирается головка регулировочного винта, ввернутого в коромысло.

Рис. 18. Коромысла и штанги

Рис. 19. Толкатели:

а - традиционные толкатели, б - качающийся толкатель;

1 - штанга; 2 - грибовидный толкатель; 3 - втулка толкателя; 4 - толкатель с выпуклым днищем; 5 - кулачки распределительного вала; 6 - толкатель в виде стаканчика; 7 - грибовидный толкатель с кольцевой выемкой; 8 - ось ролика; 9 - ролик; 10 - пятка; 11 - втулка; 12 - корпус толкателя

Толкатели (рис. 19) изготавливают из стали. По конструкции бывают цилиндрическими, грибовидными или качающимися роликовыми. На нижней части этих толкателей имеется плоская или сферическая опорная поверхность.

Для равномерного изнашивания толкатели при работе двигателя совершают одновременно поступательное и вращательное движение.

Распределительный вал 8 (рис. 20) нужен для своевременного открытия и закрытия клапанов в определенной последовательности. Заодно с валом изготовлены кулачки и опорные шейки. Каждый кулачок воздействует на один клапан - впускной или выпускной. В некоторых автомобильных двигателях заодно с распределительным валом изготовлены эксцентрик 5 привода бензинового насоса и шестерни 13 привода масляного насоса.

Рис. 20. Распределительный механизм V-образного двигателя (ЗИЛ-130): а - устройство; б, в - схемы ограничения осевого люфта

распределительного вала;

1 - шестерня; 2 - упорный фланец; 3 - распорное кольцо; 4 - опорные шейки; 5 - эксцентрик привода топливного насоса; б - кулачки выпускных клапанов; 7 - кулачки впускных клапанов; 8 - распределительный вал; 9 - втулка; 10 - впускной клапан; 11 - штанга; 12 - коромысло; 13 - шестерня привода масляного насоса и прерывателя; 14 - крышка распределительных шестерен; 15-подпятник

В одной (или двух) из шеек распределительного вала имеется отверстие (сечение II-II) для подвода масла в канал блока, откуда оно подается к коромыслам. Масло в канал поступает в момент совмещения отверстия в шейке с каналом в блоке. На переднем конце распределительного вала большинства двигателей установлена приводная шестерня 1. Между шестерней и передней шейкой вала установлены распорное кольцо 3 и ограничивающий осевое перемещение вала упорный фланец 2, который привертывают болтами к передней стенке блок картера.

Распределительные шестерни большинства двигателей расположены в передней части в специальном картере. Они необходимы для передачи вращения от коленчатого вала распределительному валу, валу топливного насоса, масляному насосу и другим механизмам.

Направление вращения распределительного вала и вала топливного насоса у большинства тракторных двигателей совпадает с направлением вращения коленчатого вала. Поэтому между шестернями этих валов устанавливают дополнительно промежуточную шестерню 3 (рис. 21, а).

Рис. 21. Установка распределительных шестерен по меткам:

а – при вращении валов распределительного и топливного насоса в одну сторону с коленчатым валом; б – при вращении в разные стороны коленчатого и распределительного валов; в – при вращении в разные стороны вала топливного насосе и распределительного вала; 1 – шестерня коленчатого вала; 2 – шестерня распределительного вала; 3 – промежуточная шестерня; 4 – шестерня привода гидронасоса; 5 – шестерня топливного насоса; 6 – ведущая шестерня масляного насоса; 7 – ведомые шестерни масляного насоса; 8 – ведущая шестерня привода топливного насоса; 9 – штанга.

За два оборота коленчатого вала распределительный вал делает только один оборот. Следовательно, диаметр шестерни 1 коленчатого вала (и число зубьев) в два раза меньше, чем шестерни 2 распределительного вала. В этом случае, если распределительный и коленчатый валы вращаются в разные стороны, то промежуточная шестерня между ними отсутствует (рис. 21,6).

В некоторых двигателях вал топливного насоса и распределительный вал вращаются в противоположные стороны (рис. 21, в).

Чтобы прокрутить коленчатый вал дизеля во время регулировки его или при пуске, требуется затратить значительные усилия на преодоление сопротивления воздуха, сжимаемого в цилиндрах. Для уменьшения этого сопротивления на ряде тракторных двигателей применяют вспомогательный Декомпрессионный механизм (декомпрессор), с помощью которого приоткрывают клапаны, и из цилиндров при такте сжатия воздух выходит в атмосферу. Благодаря этому значительно снижается усилие, необходимое для вращения коленчатого вала Деком­прессионный механизм входит в систему пуска двигателя, но конструк­тивно он объединен с газораспределительным механизмом.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение ГРМ?

2. Дня чего между клапанами и коромыслами необходим зазор?

3. Почему диаметр шестерни коленчатого вала в два раза меньше диаметра шестерни распределительного вала?

4. С какой целью распределительные шестерни устанавливают пометкам?

5. Каково назначение декомпрессионного механизма?

Дата добавления: 2014-12-26