Призначення та класифікація механізмів газорозподілення 2-х та 4-х тактних двигунів їх характеристика

Призначення газорозподільного механізму

Газорозподільний механізм (ГРМ) призначений для вприскування пального і випуску відпрацьованих газів у двигунах внутрішнього згорання. Сам механізм газорозподілу буває нижньоклапанним (коли розподільний вал знаходиться в блоці циліндрів) і верхньоклапанним (передбачає розташування розподільного валу в головці блоку циліндрів). Існують й альтернативні механізми газорозподілу, такі як гільзова система ГРМ, десмодромна система і механізм зі змінними фазами.

Для двотактних двигунів механізм газорозподілу реалізується за допомогою впускних і випускних вікон в циліндрі. Для чотиритактних двигунів найбільш розповсюдженою є верхньоклапанна система, яку ми і розглянемо нижче.

Газорозподільний механізм 4-х тактного двигуна.  

Будова газорозподільного механізму.

У сучасних двигунах газорозподільний механізм розташовується в головці блоку циліндрів двигуна. До його складу входять такі основні елементи:

Розподільний вал. Це складна по конструкції деталь, яка виготовляється із міцної сталі або чавуну з високою точністю обробки. Залежно від конструкції ГРМ розподільний вал може встановлюватися в головці блоку циліндрів або в картері двигуна (таке компонування зараз не застосовується). Це основна деталь, яка відповідає за послідовне відкриття та закриття клапанів.

На валу є опорні шийки і кулачки, які штовхають стрижень клапана або коромисло. Форма кулачка має певну геометрію, оскільки від цього залежить тривалість і ступінь відкриття клапана. Також кулачки виконані різноспрямованими, щоб забезпечувати поперемінну роботу циліндрів.

Привід. Крутний момент від колінчастого валу передається через привід на розподільний вал. Привід буває різним залежно від конструктивного рішення. Шестерня колінвала вдвічі менша за шестерню розподільного валу. Таким чином, колінчастий вал обертається вдвічі швидше. Залежно від типу приводу до його складу входять:

ланцюг чи ремінь;

шестірні валів;

натягувач (натяжний ролик);

Впускні та випускні клапани. Вони розташовані в головці блоку циліндрів і є стрижнями з плоскою головкою на одному кінці, яка називається тарілкою. Впускні та випускні клапани відрізняються за конструкцією. Впускний виготовляється цільною деталлю. Також він має більший діаметр тарілки для забезпечення найкращого наповнення циліндра свіжим зарядом. Випускний часто виготовляють із жароміцної сталі та з порожнім стрижнем для кращого охолодження, так як у роботі він піддається вищим температурам. У середині порожнини знаходиться натрієвий наповнювач, який легко плавиться та відводить частину тепла від тарілки до стрижня.

На тарілках клапанів зроблені спеціальні фаски, які забезпечують щільніше прилягання до отворів голівки блоку циліндрів. Це місце називається сідлом. Крім самих клапанів, у механізмі передбачені додаткові елементи, що забезпечують його правильну роботу:

Пружини. Повертають клапани у вихідне положення після натискання.

Маслозйомні ковпачки. Є особливими ущільнювачами, які не допускають попадання масла в камеру згоряння по стрижню клапана.

Направляюча втулка. Встановлюється в корпус ГБЦ та забезпечує точний рух клапана.

Сухарі. З їх допомогою пружина кріпиться на стрижні клапана.

. Штовхач.Через штовхачі передається зусилля від кулачка розподільного валу на стрижень. Виготовляються із високоміцної сталі. Вони бувають різних видів (механічні (склянки), роликові, гідрокомпенсатори). Тепловий зазор між механічними штовхачами та кулачками розподільного валу регулюється вручну. Гідрокомпенсатори або гідроштовхачі автоматично підтримують потрібний тепловий проміжок і не вимагають регулювання.

Коромисло або важелі. Просте коромисло є двоплечним важелем, який здійснює коливальні рухи. У різному компонуванні коромисла можуть працювати по-різному.

Принцип роботи

Колінчастий вал передає момент, що крутить, за допомогою приводу на розподільчий.

Кулачок на розподільчому валу натискає на штовхач чи коромисло.

Клапан переміщається всередину камери згоряння, відкриваючи доступ свіжому заряду або газам, що відпрацювали.

Після того, як кулачок проходить активну фазу впливу, клапан повертається на місце під дією пружини.

Варто також відзначити, що за повний робочий цикл розподільний вал робить 2 обороти, поперемінно відкриваючи клапана в кожному циліндрі, залежно від порядку їх роботи. Тобто, наприклад, при схемі роботи 1-3-4-2 в той самий момент часу в першому циліндрі будуть відкриті впускні клапани, а в четвертому випускні. У другому та третьому клапани будуть закриті.

За розташуванням розподільного валу

Існують два типи положення распредвала:

нижнє;

верхнє.

При нижньому розташуванні розподільний вал знаходиться в блоці циліндрів поряд з колінчастим валом. Зусилля від кулачків передається через штовхачі на коромисла, у своїй застосовуються спеціальні штанги. Вони є довгими стрижнями і зв'язують штовхачі внизу з коромислами нагорі. Нижнє розташування вважається не вдалим, але має і свої плюси. Зокрема, більш надійне з'єднання розподільного валу з коленвалом. Цей тип розташування на сучасних моторах не застосовується.

l

Для двотактних двигунів механізм газорозподілу реалізується за допомогою впускних і випускних вікон в циліндрі.

Чим вище обороти коленвала, тим більша потужність. Але, конструкція двотактних двигунів має таку особливість - чим швидше починає рухатися поршень, тим гірше продувається камера згоряння циліндра, оскільки вікна подачі та випуску газів, що відпрацювали, залишаються відкритими дуже мало часу.

Камерне продування - це видалення газів і впорскування палива в циліндр з картера. Паливо починає всмоктуватися і перебувати в картері під час руху поршня вгору. Потім, коли поршень йде вниз, впускний канал закривається і відкривається продувне вікно, через яке подається нова порція палива і виганяються гази попередньої суміші палива, що відпрацювала (дивіться малюнок вище, посередині).

Така проста конструкція двотактного двигуна виключає необхідність встановлювати газорозподільний механізм (ГРМ), насоса продування, клапанів та вузла мастила.

Опрацюйте теорію та дайте відповіді на питання.

1.Розшифруйте позиції на малюнку.

1 - 2 –

3 - 4 –

5 - 6 –

7 -

2. Призначення ГРМ.

3.На 1000 оборотів коленвала розподільний вал робить_____оборотів?

4.Газорозподільчастий механізм 2-х тактних двигунів.