Призначення,конструкція, матеріал газорозподільних валів,штовхачів.Вимоги до них.

Тема:Призначення,конструкція, матеріал газорозподільних валів,штовхачів.Вимоги до них.

Для стабільної роботи двигуна внутрішнього згоряння кожна його деталь відіграє важливу функцію. Серед них – розподільний вал. Розглянемо, яка його функція.Розташування розподільчого валу залежить від особливостей конструкції двигуна. У деяких модифікаціях він знаходиться унизу, під блоком циліндрів. Найчастіше зустрічаються модифікації моторів, розподільний вал яких знаходиться в головці блоку циліндрів (згори ДВС). У другому випадку ремонт і налаштування механізму газорозподілу набагато легше, ніж у першому. Сам розподільний вал фіксується в корпусі підшипниками, що дозволяє йому постійно та плавно обертатися. В опозитних моторах (або боксер) конструкція ДВС не дозволяє встановити один розподільний вал. В цьому випадку на кожну сторону встановлюється свій газорозподільний механізм, але їхня робота синхронізується.

Розподільний вал – елемент ГРМ (газорозподільного механізму). Він визначає порядок тактів мотора та синхронізує відкривання/закривання клапанів, які подають у циліндри повітряно-паливну суміш та відводять відпрацьовані гази.

Газорозподільний механізм працює за таким принципом. У момент запуску двигуна стартер провертає колінчастий вал. Розподільний вал рухається за допомогою ланцюга, ременя, посадженого на шків колінвала або шестерень (у багатьох старих американських автомобілях). У циліндрі відкривається впускний клапан, і в камеру згоряння надходить суміш бензину та повітря . У цей момент датчик коленвала подає імпульс на котушку запалювання. У ній генерується розряд, що йде на свічку запалювання.

На момент, коли з'являється іскра, обидва клапани в циліндрі закриті, а паливна суміш стиснута. Під час займання утворюється енергія і поршень переміщається вниз. Так колінвал провертається і надає руху розподільному валу. У цей момент він відкриває випускний клапан, через який виходять відпрацьовані під час горіння гази.

Розподільний вал завжди відкриває потрібний клапан на конкретний проміжок часу і на стандартну висоту. Завдяки своїй формі цей елемент забезпечує стабільний цикл зміни тактів у двигуні.

Залежно від модифікації двигуна в ньому може стояти один або кілька розподільних валів. У більшості автомобілів ця деталь розміщена у головці блоку циліндрів. Вона рухається за рахунок обертання колінчастого валу. Ці два елементи з'єднуються за допомогою ременя, ланцюга ГРМ або шестерної передачі.

Найчастіше одним розподільним валом оснащені двс з рядним розташуванням циліндрів. Більшість таких двигунів має по два клапани на циліндр (один впускний, а інший випускний). Зустрічаються також модифікації з трьома клапанами на циліндр (два на впуск, один випуск). Двома валами частіше комплектуються двигуни, у яких на один циліндр припадає по 4 клапани. У опозитних двс і з V-подібною формою теж встановлюється два розподільні вали.

Двигуни з одним валом ГРМ мають просту конструкцію, що призводить до зниження вартості агрегату в процесі виготовлення. Такі модифікації легко обслуговувати.

На більш дорогих модифікаціях двигунів деякі виробники встановлюють другий розподільний вал для зменшення навантаження (порівняно з варіантами ГРМ з одним валом) та в деяких моделях ДВС для забезпечення зсуву фаз розподілу газів. Найчастіше така система зустрічається в автомобілях, які мають відрізнятися спортивними характеристиками.

Розподільний вал завжди відкриває клапан на конкретний проміжок часу. Щоб покращити ефективність двигуна на підвищених оборотах, необхідно змінити цей інтервал (двигуну потрібно більше повітря). Але при стандартному налаштуванні газорозподільного механізму при підвищених оборотах колінвала впускний клапан закривається раніше, ніж у камеру надійде потрібний об'єм повітря.

У той же час, якщо встановити спортивний розподільний вал (кулачки на довше та на іншу висоту відкривають впускні клапани), на низьких оборотах двигуна є велика ймовірність, що впускний клапан відкриється ще до того, як закриється випускний. Через це частина суміші потрапить у вихлопну систему. Як результат – втрата потужності на низьких швидкостях та підвищення токсичності вихлопів.

Крім розподілу тактів двигуна, ця деталь приводить в рух додаткове обладнання (залежить від модифікації мотора), наприклад, масляний і паливний насоси.

Розподільні вали виготовляються шляхом кування, цілісного лиття, порожнього лиття та останнім часом з'явилися трубчасті модифікації. Ціль зміни технології створення – полегшити конструкцію для отримання максимальної ефективності роботи мотора.

Розподільний вал виготовляється у вигляді стрижня, на якому є такі елементи:

Шкарпетка. Це передня частина валу, в якому виготовлений паз для шпонки. Тут встановлюється шків приводу ГРМ. У разі ланцюгової передачі на його місці встановлюється зірочка. Ця деталь фіксується з торця болтом.

Шия сальника. На ній кріпиться сальник, що запобігає витіканню мастила з механізму.

Опорна шия. Кількість таких елементів залежить від довжини стрижня. На них кріпляться опорні підшипники, що знижують силу тертя під час обертання стрижня. Ці елементи встановлюються відповідні пази в головці блоку циліндрів.

Кулачки. Це виступи, що мають форму застиглої краплі. Під час обертання вони штовхають штангу, приєднану до коромисла клапана (або сам штовхач клапана). Кількість кулачків залежить від кількості клапанів. Їх розмір та форма впливає на висоту та тривалість відкриття клапана. Чим гострішою буде вершина, тим швидше закриється клапан. І навпаки – пологий край трохи затримує клапан у відкритому стані. Чим тонше буде вісь кулачка, тим нижче опуститься клапан, що збільшить обсяг палива та прискорить відведення відпрацьованих газів. За формою кулачків визначається тип фаз газорозподілу (вузькі – на знижених оборотах, широкі – на підвищених).

Олійні канали. Усередині валу зроблено наскрізний отвір, яким на кулачки (на кожному зроблено невеликий вихідний отвір) подається масло. Це запобігає передчасному стирання штанг штовхачів та вироблення на площинах кулачків

Якщо конструкції мотора використовується один распредвал, то кулачки у ньому розташовані те щоб один комплект рухав впускні клапани, а трохи зміщений набір – випускні. У двигунах, циліндри яких оснащені двома клапанами на впуск та двома на випуск, встановлюється два розподільні вали. І тут один відкриває впускні клапани, а інший – випуск відпрацьованих газів.

ТИПИ РОЗМІЩЕННЯ РОЗПОДІЛУ В ДВИГУНІ.

Залежно від типу двигуна в ньому може бути один, два і навіть чотири вали газорозподільного механізму. Щоб легше було визначити тип ГРМ, на кришку головки блоку циліндрів наноситься таке маркування:

SOHC. Це буде рядний або V-подібний двигун з двома або трьома клапанами на один циліндр. У ньому розподільник буде один на ряд. На його стрижні є кулачки, що керують фазою впуску, а трохи зміщені – відповідальні за фазу випуску. У разі моторів, виконаних у формі V, таких валів буде два (по одному на ряд циліндрів) або один (вміщується в розвал між рядами).

DOHC. Ця система відрізняється від попередньої наявністю двох розподільних валів на один ряд циліндрів. І тут кожен з них відповідатиме за окрему фазу: один – за впуск, а інший – за випуск. На однорядних моторах валів ГРМ буде два, а на V-подібних – чотири. Така технологія дозволяє зменшити навантаження на вал, що збільшує його ресурс.

Штовхач

Штовхач - елемент газорозподільного механізму, що здійснює прямолінійний рух. У двигунах внутрішнього згоряння передає рух від кулачків розподільчого валу до клапанів.

Типи та конструкція штовхачів клапанів

За конструкцією та принципом роботи штовхачі діляться на кілька типів:

Тарілчасті;

Циліндричні (поршневі);

Роликові;

Гідравличні.

Кожен із штовхачів має свої конструктивні особливості та сфери застосування.

Тарілчасті штовхачі клапанів

У загальному випадку такий штовхач складається із стрижня та тарілчастої основи, якою він спирається на кулачок розподільного валу. У торці стрижня передбачено різьблення для встановлення регулювального болта з контргайкою, за допомогою якого здійснюється регулювання теплових зазорів. Опорна частина штовхача піддається термічній обробці (цементації) з метою підвищення її зносостійкості.

За формою опорної частини (тарілки) дані штовхачі поділяються на дві групи:

З плоскою опорною частиною;

Зі сферичної опорної частиною.

Штовхачі першого типу працюють у парі з розподільчим валом, що має кулачки з робочою циліндричною поверхнею. Товкачі другого типу застосовуються з розподільними валами, що мають конусні кулачки (зі скошеною робочою поверхнею) - внаслідок такої конструкції штовхач під час роботи двигуна обертається, що забезпечує його рівномірне зношування.

Тарілчасті штовхачі зараз практично не використовуються, вони встановлювалися на двигуни з нижнім або бічним розташуванням клапанів у парі зі штангами або без них.

Циліндричні (поршневі) штовхачі клапанів

Штовхачі даного типу бувають трьох основних видів:

Циліндричні пустотілі;

Склянки під штангу;

Склянки під клапан.У першому випадку штовхач виконаний у вигляді закритого циліндра, який для полегшення конструкції має всередині порожнини та вікна. На одному його торці передбачено різьблення під регулювальний болт з контргайкою. Такі штовхачі сьогодні використовуються рідко, оскільки вони відносно масивні та збільшують габарити всього ГРМ.

У другому випадку штовхач виконаний у вигляді склянки малого діаметра, усередині якого виконано поглиблення (п'ята) під установку штанги штовхача. У стінках деталі можуть виконуватися віконця для її полегшення та нормального мастила. Штурхачі цього типу все ще зустрічаються на старих силових агрегатах з нижнім розташуванням розподільного валу.

У третьому випадку штовхач виконаний у вигляді склянки великого діаметра, усередині якої виконана контактна точка під упор у торець стрижня клапана. Зазвичай тонкостінний штовхач, його днище і контактна точка термічно оброблені (загартовані або піддані цементації). Такі деталі набули найширшого поширення, вони встановлюються в двигунах з верхнім розташуванням розподільного валу і безпосереднім приводом клапанів.

Різновидом циліндричного штовхача під клапан є штовхач з регулювальною шайбою, що встановлюється в днищі (у неї впирається кулачок розподільного валу). Шайба може мати різну товщину, її заміною здійснюється регулювання теплових проміжків.

Роликові штовхачі клапанів

Штовхачі цього типу бувають двох основних видів:

Торцеві;

Важельні.У першому випадку штовхач виконаний у вигляді циліндричного стрижня, у нижній частині якого через голчастий підшипник встановлений сталевий ролик, а у верхньому торці передбачено поглиблення (п'ята) під штангу. У другому випадку деталь виконана у вигляді важеля з однією опорою, на плечі якого встановлений ролик і знаходиться заглиблення під штангу.

Пристрої даного типу найбільше широко застосовуються в моторах з нижнім розташуванням розподільного валу, на нових силових агрегатах вони практично не зустрічаються.

Термін штовхач широко використовується по відношенню до двигунів внутрішнього згоряння, але нечітко. Найчастіше з ним стикаються при виставленні теплових проміжків у системі приводу клапана.

Строго кажучи, штовхач являє собою елемент, що працює в парі з розподільчим валом на переміщення по вертикалі під дією кулачка, що обертається. Товкач розташований над кулачками розподільного валу, у двигунів з верхнім розташуванням клапанів це місце знаходиться в блоці циліндрів. Звідти штовхачем до верхньої частини двигуна рух передається через довгу тонку штангу на коромисла, які безпосередньо діють на клапани.

Різновидом циліндричного штовхача під клапан є штовхач з регулювальною шайбою, що встановлюється в днищі (у неї впирається кулачок розподільного валу). Шайба може мати різну товщину, її заміною здійснюється регулювання теплових проміжків.

Роликові штовхачі клапанів

Штовхачі цього типу бувають двох основних видів:

Торцеві;

Важельні.

У першому випадку штовхач виконаний у вигляді циліндричного стрижня, у нижній частині якого через голчастий підшипник встановлений сталевий ролик, а у верхньому торці передбачено поглиблення (п'ята) під штангу. У другому випадку деталь виконана у вигляді важеля з однією опорою, на плечі якого встановлений ролик і знаходиться заглиблення під штангу.

Пристрої даного типу найбільше широко застосовуються в моторах з нижнім розташуванням розподільного валу, на нових силових агрегатах вони практично не зустрічаються.

Гідравлічні штовхачі клапанів

Конструкція гідравлічного штовхача (гідрокомпенсатора)

Конструкція гідравлічного штовхача (гідрокомпенсатора)

Гідравлічні штовхачі (гідрокомпенсатори) - найбільш сучасне рішення, яке використовується на багатьох двигунах. Товкачі даного типу мають вбудований гідравлічний механізм регулювання теплових зазорів, який автоматично вибирає зазори і забезпечує нормальну роботу мотора.

Основу конструкції штовхача складає корпус (який одночасно виконує функції плунжера), виконаний у вигляді широкої склянки. Усередині корпусу розташовується рухомий циліндр із зворотним клапаном, який ділить циліндр на дві порожнини.На зовнішній поверхні корпусу гідрокомпенсатора виконано кругову канавку з отворами для подачі до циліндра масла від системи мастила двигуна. Товкач встановлюється на торець стрижня клапана, при цьому канавка на його корпусі поєднується з масляним каналом головки блоку.

Працює гідравлічний штовхач в такий спосіб. У момент, коли кулачок розподільного валу набігає на штовхач, циліндр відчуває тиск з боку клапана і зсувається вгору, зворотний клапан закривається і замикає розташоване всередині циліндра масло - вся конструкція рухається, як єдине ціле, забезпечуючи відкриття клапана. У момент максимального натиску на штовхач частина олії може проникнути в зазори між циліндром і корпусом штовхача, що призводить до зміни робочих зазорів.

При збіганні кулачка з штовхача клапан піднімається і закривається, в цей момент корпус штовхача виявляється навпроти масляного каналу ГБЦ, а тиск в циліндрі падає практично до нуля. Внаслідок цього масло, що надходить з головки, долає зусилля пружини зворотного клапана і відкриває його, надходячи в циліндр (точніше - в нагнітальну камеру, що знаходиться всередині нього). За рахунок створеного тиску корпус штовхача піднімається (оскільки циліндр упирається в стрижень клапана) і впирається в кулачок розподільного валу - так відбувається вибір зазору. Надалі процес повторюється.

Опрацюйте теорію та дайте відповіді на питання.

1.Для чого призначений штовхач ГРМ?

2.Газорозподільні механізми в залежності від місця установки клапана поділяються на механізми з нижнім і верхнім розташуванням клапанів. Який механізм має меншу кількість деталей?

3.Види штовхачів?

4.Перерахуйте елементи розподільгого валу.

5.Які вали встановлюють на спортивних машинах? Їх недоліки?

6.З яких матеріалів роблять газорозподільчасті вали? І чому?

7.Чому кулачки розподільного валу мають таку форму?