УСТРОЙСТВО И РАБОТА МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Механизм газораспределения (ГРМ) служит для своевременно­го выпуска отработавших газов и наполнения цилиндров свежим зарядом.

В четырехтактных автомобильных двигателях обычно устанав­ливают клапанные механизмы газораспределения, в которых впуск свежего заряда и выпуск отработавших газов происходят с помощью впускных и выпускных клапанов. Они также надежно изолируют камеру сгорания от окружающей среды во время так­тов сжатия и рабочего хода.

В зависимости от расположения клапанов различают механиз­мы газораспределения с нижними клапанами, расположенными в блоке цилиндров, и с верхними (подвесными) клапанами, разме­щенными в головке блока. В карбюраторных двигателях применя­ют механизмы обоих типов, а в дизелях — только механизм с верх­ними клапанами.

Почти все современные двигатели имеют ГРМ с верхним рас­положением клапанов, так как в этом случае камера сгорания бо­лее компактная, лучше наполнение цилиндров свежим зарядом, проще регулировка клапанов и значительно меньше потери тепло­ты.

Основные части ГРМ: привод, передаточные детали и клапан­ная группа. Привод состоит из механизма привода (блока шесте­рен) и распределительного вала. Детали передачи: толкатели, штанги, коромысла. Клапанная группа включает в себя клапан, направляющую втулку, пружинуи замок пружи­ны.

В рядных и V-образных двигателях при верхнем расположении клапанов усилие от кулачкараспределительного вала передает­ся толкателю, а от него штанге. Штанга через регулировоч­ный винт воздействует на короткое плечо коромысла, которое, поворачиваясь на оси, нажимает своим носком на стержень кла­пана. При этом пружина сжимается, а клапан перемещается вниз, отходит от седла, обеспечивая в зависимости от назначения клапа­на впуск свежего заряда или выпуск отработавших газов. После того как выступ кулачка выйдет из-под толкателя, клапанный ме­ханизм возвращается в исходное положение под действием пру­жины.

При работе механизма направляющая втулка, запрессованная в головку блока цилиндров, фиксируется стопорным кольцом, а ре­гулировочный винт — контргайкой. Верхний конец клапана зак­реплен сухариками, установленными в тарелке при помощи втулки.

Такая схема применена на большинстве моделей автомобилей «Москвич», ГАЗ, ЗИЛ, а на автомобилях ВАЗ схема ГРМ несколь­ко иная. Так, к деталям ГРМ автомобиля ВАЗ-21213 относятся распределительный вал, клапаны и направляющие втулки, пружи­ны, рычаг привода клапанов. В этом механизме рычаги привода передают усилия от кулачков распределительного вала к клапа­нам, сжимая пружины. После того как кулачок перестает действо­вать на рычаг, сжатая пружина прижимает клапан к седлу, т. е. закрывает его.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Привод механизма.ГРМ приводится в действие при помощи зубчатой, цепной или ременной передачи. Частота вращения рас­пределительного вала у четырехтактных двигателей в 2 раза мень­ше частоты вращения коленчатого вала.

На двигателях грузовых автомобилей в основном применяют зубчатые передачи.

При сборке следует совмещать все метки на торцах зубчатых ко­лес, находящихся в зацеплении.

В автомобилях ЗИЛ-431410 и ГАЗ-3307 для привода распреде­лительного вала применяют в основном одну пару шестерен. Так, в автомобилях ГАЗ устанавливают стальную шестерню на колен­чатом валу и текстолитовую — на распределительном, а в автомо­билях ЗИЛ — чугунную шестерню на распределительном валу.

В двигателях легковых автомобилей (с приводом на задние ко­леса) в основном применяют цепную передачу.

Вспомогательные агрегаты двигателя и механизм газораспреде­ления автомобиля ВАЗ-21213 приводятся в действие с помощью цепной передачи от коленчатого вала, расположенного сверху го­ловки (над клапанами). Цепь считается работоспособной, если при работе двигателя она натя­гивается не более чем на 4 мм.

В некоторых автомобилях ГРМ приводится в действие ре­менной передачей. Ремень имеет зубчатую внутреннюю поверхность, что обеспечивает синхронность вращения распреде­лительного и коленчатого валов.

Распределительный вал ГРМ штампуют из мало­углеродистой стали или отливают из специального чугуна и под­вергают термической обработке. Вал состоит из опорных шеек и кулачков, профиль которых у большинства двигателей одинако­вый (конусный). Одноименные кулачки (под впускные или вы­пускные клапаны) располагаются в четырехцилиндровом двигате­ле под углом 90*, шестицилиндровом — под углом 60°, восьмици­линдровом — под углом 45*. Взаимодействие сферической поверх­ности торца толкателей с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в процессе работы.

Начиная с передней опорной шейки, диаметр шеек уменьшает­ся для облегчения установки распределительного вала в картере двигателя. В автомобиле ГАЗ-3307 распределительный вал имеет пять опорных шеек, подшипниками которых служат биметалли­ческие втулки. Осевое перемещение вала ограничивается упорным фланцем, который крепят к переднему торцу блока цилиндров двумя болтами.

Передаточные детали ГРМ с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала — толкатели, штанги и коромысла.

Толкатели передают коромыслам усилия от распредели­тельного вала через штанги. Толкатели изготовляют из стали и чу­гуна, а выполняют цилиндрическими или рычажно-роликовыми. В автомобиле ЗИЛ-431410 толкатели клапанов стальные цилинд­рические пустотелые. Для повышения надежности пары кула­чок — толкатель на торце толкателя наплавлен специальный чу­гун. В нижней части толкателя просверлены отверстия для про­хождения масла.

Штангипередают усилие от толкателя к коромыслу. Их изготовляют из алюминиевого прутка (для автомобиля ГАЗ-3307), стального прутка с закаленными концами (ЗИЛ-431410) или сталь­ными пустотелыми со вставными наконечниками (КАЗ-4570). Используя алюминиевый пру­ток, обеспечивают посто­янные тепловые зазоры в клапанах, так как в двига­телях автомобилей ГАЗ блоки цилиндров и голов­ки блока отлиты из алюми­ниевых сплавов. Вставные наконечники штанг терми­чески обрабатывают.

Коромысло передает усилие от штанги к клапану. Оно представляет собой сталь­ной неравноплечий рычаг, длинное плечо которого расположено над клапаном, а короткое — над штангой. В отверстие короткого плеча ввернут регулировочный винт, фиксируемый контргайкой. Коромысло выполняют неравноплечим для умень­шения хода толкателя и штанги, а также для снижения сил инер­ции. Поверхность конца коромысла, называемую бойком и сопри­касающуюся со стержнем клапана, а также поверхность регулиро­вочного винта, соприкасающуюся с наконечником штанги, тер­мически обрабатывают и шлифуют для повышения их надежности и износостойкости.

В карбюраторных двигателях коромысла обычно расположены на общей полой оси, в концах которой запрессованы заглушки, что позволяет подводить масло к бронзовым втулкам коромысел и по сверлениям в плече к сферическим наконечникам регулиро­вочных болтов.

В автомобилях ВАЗ-21213 привод к клапанам осуществляется непосредственно от кулачков распределительного вала (при его верхнем расположении) через одноплечие рычаги — рокеры. Од­ним концом одноплечий рычаг опирается на стержень клапана, другим — на сферическую головку регулировочного болта и удер­живается на ней при помощи шпилечной пружины. Регулировоч­ный болт ввернут во втулку и стопорится контргайкой.

Клапанная группа. Клапаны предназначены для открытия и зак­рытия впускного и выпускного отверстий, расположенных в го­ловке блока. Основные части клапана: головка и стержень. Плав­ный переход от головки к стержню уменьшает сопротивление кла­пана при обтекании его газами. Для плотного прилегания клапана к седлу на головке клапана делают фаску под углом 45 или 30°, которую шлифуют и притирают к фаске седла. Стержень клапана имеет цилиндрическую форму. На конце его проточены цилинд­рические канавки под замок пружины. Замок состоит из коничес­ких сухариков, которые входят в проточку на стержне и прижима­ются к конической поверхности тарелки клапана под действием одной или двух пружин.

Стержень перемещается в направляющей втулке, обеспечиваю­щей посадку клапана в седло без перекоса. У большинства двига­телей втулки выполнены из спеченных материалов, обладающих хорошими антифрикционными свойствами.

Для лучшего наполнения цилиндров свежим зарядом диаметр головки впускного клапана больше диаметра выпускного. Напри­мер, в двигателях автомобилей ГАЗ диаметр головки впускного клапана 47 мм, а выпускного — 36 мм. Поскольку клапаны работа­ют в условиях высоких температур и подвергаются коррозионному действию газов, их изготовляют из высококачественных сталей. Для впускных клапанов используют хромистую сталь, а для вы­пускных—жаростойкую, так как последние нагреваются до 800 *С.

Чтобы увеличить срок службы головки цилиндров и клапанов, в головки цилиндров карбюраторных двигателей устанавливают специальные вставки из жаропрочного чугуна.

Пружины клапанов витые с различным направлением навивки. На стержень каждого клапана устанавливают две пружины. Диа­метр проволоки наружной пружины 4,5 мм, внутренней — 3,5 мм.

Нижние концы пружин опираются через стальную шайбу на головку блока, верхние — на головку клапана. Тарелка удерживается стальной втулкой, которая соединена со стержнем клапана разрезным коническим сухариком. Во время работы двигателя под действием вибрации клапан проворачивается относительно седла.

На двигателе автомобиля ВАЗ оба клапана расположены в го­ловке цилиндров наклонно в один ряд. Головка впускного клапа­на выполнена большего диаметра для лучшего наполнения цилин­дра, а на рабочую фаску выпускного клапана, работающего при высоких температурах в агрессивной среде выпускных газов, на­плавлен жаростойкий сплав. Пружин две. Верхняя опорная тарел­ка пружин удерживается на стержне клапана двумя коническими сухариками.

В двигателе автомобиля ЗИЛ-431410 клапаны также располо­жены в головке блока цилиндров в один ряд наклонно к оси ци­линдров. Угол рабочей фаски седла впускного клапана 30°, выпус­кного — 45°. Стержень выпускного клапана имеет полость, запол­ненную натрием на 3/4 объема для лучшего отвода теплоты. Стер­жни клапанов хромируют для повышения надежности клапанного механизма.

Выпускные клапаны в двигателях автомобилей ГАЗ также за­полняют металлическим натрием. Кроме того, в клапанном при­воде двигателей ЗМЗ дополнительно устанавливают коническую втулку для фиксации сухариков, благодаря чему уменьшается тре­ние и клапан легче проворачивается при обратном ходе. После­днее предотвращает образование нагара на головке и седле клапа­на. Для этой же цели выпускные клапаны автомобиля ЗИЛ-431410 оснащены механизмом принудительного вращения. При частоте вращения коленчатого вала около 3000 мин~' частота вращения выпускного клапана достигает 30 мин-'.