Справочная и техническая информация о деталях двигателей
Справочная и техническая информация о деталях двигателейразвернутьсвернуть
Механизм газораспределения предназначен для впуска в цилиндры двигателя свежей горючей смеси (в бензиновых) или воздуха (в дизелях) и для выпуска отработавших газов.
Механизм должен обеспечивать четкое открытие и закрытие клапанов в соответствии с тактами работы двигателя, при этом должно быть выполнено обязательное условие герметичности камеры сгорания и длительное сопротивление износу и высоким температурным нагрузкам.
В современных автомобильных и тракторных двигателях применяют клапанные механизмы газораспределения, характеризующиеся простотой конструкции, малой стоимостью изготовления и ремонта, совершенством уплотнения и главное надежностью работы. Все детали клапанного механизма могут быть либо отремонтированы (седла клапанов, клапаны) либо заменены на новые детали (распредвал, втулки клапанов, толкатели, пружины и д.
Конструктивные варианты размещения привода клапанов.
- Привод клапанов с помощью штанги при нижнем расположении распределительного вала.
- Привод клапанов рычажным толкателем.
- Привод клапанов двумя коромыслами от одного кулачка верхнего распределительного вала.
- Непосредственный привод от распределительного вала через толкатель при верхнем расположении клапанов.
| OHV | OHV / OHC | OHV / SOHC | OHV / DOHC |
(1)-вал распределительный; (2)-клапан; (3)-ось коромысел; (4)-толкатель клапана; (5)-коромысло клапана; (6)-штанга толкателя.
Широко распространены следующие схемы клапанного механизма:
Верхнее расположение клапанов, приводимых цилиндрическими толкателем: непосредственно от распределительного вала толкатель перемещается в головке возвратно-поступательно и воспринимает поперечное усилие со стороны кулачка с одновременной передачей воздействующего усилия на стержень клапана с одновременной передачей воздействующего усилия на стержень клапана.
Верхнее расположение распределительного вала с приводом клапанов при помощи рычажного толкателя: здесь силы при подъеме кулачка воспринимаются и передаются установленным в головке блока качающимся рычажным толкателем, перемещающимся между кулачком и клапаном. Кроме функции передачи усилий, толкатель, может изменить величину подъема клапана.
Привод двух коромысел от кулачков верхнего распределительного вала:
В современной мировой практике для уточнения типа клапанного механизма применяются следующие сокращения:
- OHV (Over Head Valves) — означает верхнее расположение клапанов в двигателе. Никакой информации о расположении распределительного вала в этом сокращении не содержится.
- OHC (Over Head Camshaft) — означает верхнее расположение распредвала (распредвалов) и не содержит никакой информации об их количестве, и о их способе воздействия на клапан.
Аббревиатура SOHC и DOHC обозначает количество распределительных валов в двигателе.
- SOHC (Single Over Head Camshaft) — обозначает один распределительный вал верхнего расположения.
- DOHC (Double Over Head Camshaft) — конструкция газораспределительного механизма с двумя распределительными валами расположенными сверху.
- Существует еще одно распространенное сокращение СVH (Compound Valve angle Hemispherical chamber ). В свободном переводе, это двигатель: «…с разными углами наклона клапанов и сферической камерой сгорания » В принципе, это верхнее расположение одного распредвала и клапанов приводимых с помощью «качалок» (вид коромысел клапанов ). Отличительной особенностью является разные углы наклона для впускных и выпускных клапанов, как в продольных, так и в поперечных плоскостях относительно распредвала.
Газораспределительный механизм включает в себя:
- Распределительный вал (один или два).
- Вал (ось) крепления коромысел клапанов.
- Толкатели клапанов (гидравлические или механические).
- Коромысла клапана.
- Штанги толкателей.
- Седла клапанов.
- Направляющие втулки клапанов.
- Пружины клапанов.
- Сухари клапанов.
- Упорные верхние шайбы.
- Нижние тарелки клапанных пружин.
Газораспределительный механизм устроен не просто
Газораспределительный механизм (ГРМ или система газораспределения) необходим для своевременного обеспечения подачи топливно-воздушной смеси или воздуха в цилиндры двигателя, а также для выпуска из цилиндров газов, которые уже отработаны. Механизм реализации построен на своевременном закрытии и открытии клапанов. Клапанные механизмы используются на самых распространенных двигателях – четырехтактных, поэтому рассмотрим ГРМ именно на их примере.
В устройство ГРМ входят следующие компоненты: клапаны, клапанный привод, вал распределения и привод распределительного вала. Клапан, осуществляющий подачу воздуха в цилиндры, состоит из стержня и тарелки.
Клапаны расположены в головке блока цилиндров, а то место, где клапан соприкасается с головкой блоков цилиндров, называется седлом. Клапаны бывают впускные и выпускные. Диаметры тарелок этих клапанов различаются. Это сделано для обеспечения более полного наполнения цилиндров.
Пружина удерживает клапан в закрытом состоянии, а нажатие на стержень – в открытом. На стержне закреплена пружина с помощью тарелки. Во избежание резонирующих колебаний на клапанах возможна установка двух пружин с меньшим коэффициентом жесткости и противоположной навивкой. Абсолютное большинство двигателей внутреннего сгорания имеют в своем устройстве по паре выпускных и паре впускных клапанов на каждый из цилиндров.
Однако существует газораспределительный механизм двигателя с тремя впускными и двумя выпускными клапанами.
Количество клапанов прямо пропорционально размерам и сложностью ДВС.
Привод газораспределительного механизма осуществляет открытие клапана и обеспечивает передачу усилия на клапан от вала распределения. Существует два основных типа приводов: роликовые рычаги и гидравлические толкатели.
Предпочтительней роликовые рычаги, потому что они имеют более высокий КПД, так как минимизированы потери на трение и относительно меньшая масса.
Роликовый рычаг имеет две опоры: с одной стороны – стержень клапана, с другой – гидрокомпенсатор или шаровую опору в зависимости от конструкции. Состоит гидрокомпенсатор из цилиндра, обратного клапана, поршня с пружиной и масляных каналов.
Устройство распределительного вала
Имеется два варианта расположения вала в головке блока: одновальная и двухвальная схемы. Предпочтение отдается второй. Кроме того, в V-образном ДВС устанавливается 4 вала – по паре на каждый ряд. Распределительный вал работает от действий коленчатого вала благодаря приводу, осуществляющему вращение с половинной скоростью коленчатого вала.
В роли привода вала распределения могут использоваться цепная, ременная и зубчатая передачи. Два первых типа используют распределительный вал, который находится в головке блока цилиндров, а третья – находящийся в блоке цилиндров.
Цепная и ременная передачи применяются в ГРМ с одинаковой частотой. Ремень газораспределительного механизма менее надежен, соответственно, менее долговечен. Однако, цепь тяжелее ремня, а значит, требует дополнительного натяжения. Это достигается путем установки натяжных роликов и успокоителей, которые гасят колебания.
Цепь распределительного механизма состоит из однорядной и двухрядной роликовой цепи. Набирают популярность зубчатые цепи, взаимодействующие с зубьями особой формы. Кроме распределительного вала, цепной механизм используется в приводе балансирных валов и масляного насоса.
Ремень газораспределительного механизма не требует смазки, соответственно, устанавливается на шкивы открыто. Выступы на внутренней поверхности ремня зацепляются с зубьями на шкивах, что создает вращение.
Снизить тяговые усилия позволяет эллиптическая шестерня, используемая на двигателях TDI, а также снизить крутильные колебания вала распределения.
Кроме распределительного вала зубчатым механизмом приводится в действие масляный и топливный насосы, а также насос охлаждающей жидкости. Также необходимо сказать, что ремень газораспределительного механизма имеет ограниченный ресурс – 100-150 тыс. км. У ВАЗ 2106 ресурс будет еще меньше.
А вот видео про ГРМ:
Также на эту тему вы можете почитать:
Поделитесь в социальных сетях
Alex S 9 октября, 2013
Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто
Клапанный механизм двигателя | Your Online Mechanic
Клапанный механизм открывает или закрывает впускной клапан и выпускной клапан в нужное время, чтобы всасывать топливно-воздушную смесь в цилиндр и выпускать продукты сгорания наружу.
1.
Система открытия и закрытия клапанов
Вращение коленчатого вала передается на распределительный вал через цепь ГРМ (ремень ГРМ), вращающий кулачок. Число зубьев на звездочке распределительного вала (шкиве) в два раза больше, чем у коленчатого вала, так что распределительный вал совершает один оборот на каждые два оборота коленчатого вала. Когда распределительный вал вращается, кулачок заставляет клапан открываться или закрываться.
Клапан и сопутствующие детали
2. Клапан
Впускной клапан открывается во время такта впуска для подачи топливно-воздушной смеси. Выпускной клапан открывается во время такта выпуска, чтобы выпустить продукты сгорания. Оба клапана закрываются во время тактов сжатия и сгорания, чтобы обеспечить герметичность камеры сгорания. Поскольку клапан подвергается воздействию высоких температур и высокого давления, он изготовлен из специального металла. Как правило, для увеличения количества всасываемого воздуха диаметр впускного клапана больше диаметра выпускного клапана.
Для обеспечения герметичности клапана и пластины клапана угол поверхности клапана обычно устанавливается равным 44,5 или 45,5. Клапаны толкаются в направлении закрытия пружинами, а работа кулачков заставляет клапан двигаться вниз по направляющей втулке клапана внутри головки блока цилиндров.
3. Пружина клапана
Пружина клапана представляет собой винтовую пружину, которая создает напряжение в направлении закрытия клапана. Большинство двигателей имеют одну пружину на клапан, однако в некоторых двигателях используются две пружины на клапан. Для предотвращения вибрации клапана при работе двигателя на высоких оборотах используются пружины с неравномерным шагом или двойные пружины.
ПОДСКАЗКА:
Пружины клапанов имеют собственную частоту. Когда число открываний и закрываний клапана и собственная частота вибрации совпадают, может возникать волнообразная вибрация, не имеющая отношения к работе распределительного вала. Это состояние называется помпажем и может быть причиной ненормального шума двигателя, а также повреждения пружины клапана или взаимодействия между клапаном и поршнем.
Пружины неравномерного шага асимметричного типа устанавливаются большим шагом вверх.
4. Седло клапана
Седло клапана запрессовано в головку блока цилиндров. Когда клапан закрывается, поверхность клапана и седло клапана плотно прилегают друг к другу, обеспечивая герметичность камеры сгорания. Седло клапана также передает тепло от клапана к головке блока цилиндров, что также служит для охлаждения клапана. Поскольку седло клапана подвергается воздействию высокотемпературного дымового газа и многократному контакту с клапаном, оно изготовлено из металла, который отличается высокой устойчивостью к нагреву и износу. Когда седло клапана изнашивается, его можно отшлифовать твердосплавной фрезой или заменить. В последние годы лазеры использовались для приваривания слоя седла клапана из износостойкого сплава непосредственно к головке блока цилиндров, в результате чего седло клапана и головка блока цилиндров на некоторых двигателях составляли единое целое.
С этим типом седла клапана с лазерным покрытием замена невозможна.
ОБОЗНАЧЕНИЕ:
Седла клапанов обычно имеют форму конуса 45, чтобы соответствовать поверхности клапана. Ширина контакта седла клапана обычно составляет от 1,0 мм до 1,4 мм. Чем шире контактная поверхность седла клапана, тем сильнее будет охлаждающий эффект, однако может пострадать герметичность из-за вероятного проникновения углерода. Напротив, чем уже площадь контакта седла клапана, тем меньше охлаждающий эффект и меньше вероятность проникновения углерода.
5. Направляющая втулка клапана и сальник
Направляющая втулка клапана обычно изготавливается из чугуна и запрессовывается в головку блока цилиндров. Он действует, чтобы направлять движение клапана так, чтобы он плотно прилегал к седлу клапана и поверхности клапана. Контактные поверхности направляющей клапана и стержня клапана смазываются моторным маслом. Для предотвращения попадания лишнего масла в камеру сгорания на верхней стороне направляющей втулки клапана установлено резиновое сальниковое уплотнение.
СЕРВИСНАЯ ПОДСКАЗКА:
Заедание клапана происходит, когда шток клапана в направляющей втулки клапана перестает двигаться плавно или полностью прекращает движение. Это происходит, когда зазор между штоком клапана и направляющей втулкой клапана слишком мал или они недостаточно смазаны. Если масляное уплотнение штока клапана сломано или затвердевает, моторное масло попадет в камеру сгорания и сгорит. Это может привести к чрезмерному расходу масла.
Поскольку каждый из этих
клапаны работают в разное время, отдельные рабочие
механизмы должны быть предусмотрены для каждого клапана. Клапаны
обычно удерживаются в закрытом состоянии тяжелыми пружинами и
сжатия в камере сгорания. Цель
клапана исполнительного механизма заключается в преодолении
давление пружины и открыть клапаны в нужное время.
Клапанный исполнительный механизм включает в себя двигатель
распределительный вал, толкатели распределительного вала (толкатели), толкатели и
коромысла.
Эта тяга преодолевает
давление пружины клапана, а также газ
давление в цилиндре, что приводит к открытию клапана. Когда
кулачок выходит из-под толкателя, пружина клапана
давление восстанавливает посадку клапана.
Он может иметь дополнительные кулачки или
шестерни, приводящие в действие топливные насосы, топливные форсунки, зажигание
распределитель или смазочный насос.
В двигателе с L-образной головкой толкатели непосредственно контактируют с концом
шток клапана и иметь в них регулировочное устройство. В двигателе с верхним расположением клапанов толкатели контактируют с
толкатель, приводящий в движение коромысло. Конец коромысла, противоположный толкателю, касается штока клапана.
Устройство регулировки клапанов в данном случае находится в коромысле. Многие двигатели имеют саморегулирующиеся гидравлические толкатели клапанов, которые всегда работают с нулевым зазором.