система газорозподілу

Ці функції виконують органи газорозподілу. У чотиритактних двигунах газораспре-поділ складається з клапанів (впуск-них і випускних), клапанних риком-гов і штовхачів, розподільного валу з сидячими на ньому кулачковими шайбами, передавальних зубчастих коліс і проміжних валів. У біль-шинстве двотактних двигунів органами газорозподілу є-ються вікна в циліндричної втулці (ви-пропускну і продувні), закриття і відкриття яких проводиться поршнем. Можуть застосовуватися допоміжним клапани, розташований-ні по шляху повітря до будь-яких вікон, або ж клапани в кришці циліндра, які замінять собою випуск-ні вікна. При наявності клапана в кришці двотактний двигун повинен бути забезпечений і відповідаю щим клапанним приводом.

Загальне поняття про роботу клапанів було дано вище. Вони працюють в умовах періодичної ударного навантаження, а також високих темпера-тур (особливо випускні клапани). Тому зазвичай клапани отковива-ються з високоякісної жаро- наполегливої ​​стали (хромонікелевої, вольфрамової, ванадиевой і ін.).

На фіг. 96 представлений впускний клапан в зібраному вигляді, вставлений в циліндричну кришку. Він складається з корпусу 11 з направляючою втулкою 4, штока 3 з тарелі-кою 1, гнізда 13 і пружини 10. При такій конструкції клапан в соб-ранном вигляді вставляється в отвір кришки 12 і кріпиться до неї за допомогою фланця і шпильок.

Клапани відкриваються всередину робочих циліндрів. Цим досягнень-гается велика щільність клапанів, що притискаються робочими газами. Гнізда для можливості заміни в разі викривлення іноді виконують окремо від корпусу клапана. Знімне гніздо прижився-мається корпусом до кільцевому виступу кришки циліндра.

Особливістю зазначеного на фіг. 96 клапана є наявність козирка 2, призначення якого для Безкомпресорні дизеля розглядалося вище. Козирок може бути встановлений в найвигіднішому положення навіть під час роботи двигуна в такий спосіб: відпускається гайка 9, піднімається важіль 8 і шток клапана повертається ключем за квадрат на його кінці. За досягнень-жении необхідного положення важіль 8 опускається і притискається гайкою 9; клапан більш не може повернутися, так як важіль своїм хвостом 7 входить в виточку в важелі 6, що відкриває клапан при роботі дизеля.

Для полегшення виїмки клапанів іноді застосовуються віджимні гвинти 5. які, будучи угвинчені у фланець з наскрізним отвер-стіем, впираються в верхнє днище кришки і віджимають клапанний корпус.

Випускний клапан за своєю конструкцією мало чим викривається від впускного. Висока температура відпрацьованих газів, з якими стикається випускний клапан, викликає викривлення тарілки з плоским підставою. Тому нижня частина вихлопного кла-пана виконується потовщеним посередині з утонением до країв. У малопотужних двигунах тарілка клапанів виготовляється заодно з шпинделем. У великих двигунах тарілки клапанів іноді изго-товляют окремо від шпинделя. Тарілка може, наприклад, нагвинчена-тися на шпиндель, після чого останній розклепують. Для усунення прогорання випускних клапанів може бути застосовано водяне охолодження корпусу, а в деяких випадках і самих випускних клапанів (фіг. 97).

Зазвичай в циліндрі встановлюються два клапана - впускний і випускний. У швидкохідних двигунів встановлюються для збільшення сумарного прохідного перетину звичайно по два впускних і випускних клапана. У деяких двигунах клапани поперемінно служать для впускання і випуску. Це хоча і ускладнює конструкцію клапанів і їх привід, але полегшує умови роботи клапанів слідом-ствие періодичного охолодження їх засмоктує повітря; крім того, що обдувається гніздо очищається від нагару.

У деяких двотактних двигунів потрібна установка кла-пана, що регулює подачу продувочного повітря. Це автомати-но діючий пластинчастий клапан (фіг. 98), що складається з чавунного корпусу, який кріпиться шпильками до циліндра в ресівері 1. чавунних або бронзових фігурних коробок 2, стягнутих двома кришками 3 і болтами. На фіг. 98 справа показана нижня частина клапана. Кожна коробка має пластинчастий диск 4. Дія клапана засноване па різниці тиску в циліндрі і ресивері. Коли тиск в циліндрі менше, ніж в ресівері, пластинчасті диски підводиться; коли ж тиск в циліндрі перевищить тиск продувочного повітря або коли поршень закриє про-дувочние вікна, диски опустяться на свої гнізда фігурних коро-пліч і ресивер буде роз'єднаний від циліндра.

Для нормальної роботи дви-гатель моменти відкриття і за-криття клапанів, вікон, дей-наслідком приладів запалювання або паливо подач і, інакше - фази газорозподілу. встановлюють таким чином, щоб забезпечити найкращу очищення циліндра від продуктів згоряння і найбільш повне за-конання його свіжим зарядом. Взаємозв'язок між фазами (мо-ментами) газорозподілу зазвичай для наочності зображується спірально побудованої круговою діаграмою. Вона являє собою графи-чеський зображення шляху осі шийки мотиля з показом тих положень радіусу мотиля, ко-торимі характеризуються фази газорозподілу. Відлік уг-лов повороту мотиля виробляють від або до найближчої мертвої точки.

На фіг. 99 дана кругова діаграма чотиритактного ді-Зеля.

а) Відкриття впускного кла-пана (О. вп.) встановлюють з випередженням, т. е. до приходу поршня в в.м.т. Це робиться для того, щоб до початку ходу поршня вниз клапан був уже досить відкритий і не створював біль-шого опору проходу всмоктуваного повітря. На круговій діаграмі видно, що початок впуску повітря збігається з кінцем випуску відпрацьованих газів, при якому, як говорилося, ці гази своєї інерцією створюють деяке розрідження над поршнем. Тому почав відкриватися ще до приходу поршня в ст. м. т. впускний клапан створює умова для часткового підсосу повітря, який кілька продуває простір над поршнем, умень-Шая кількість залишкових газів, а отже, забезпечуючи промінь-шиї наповнення циліндра свіжим повітрям.

Випередження впуску встановлюється від 5 до 30 ° пово-рота мотиля до ст. м. т. (кут а на діаграмі).

б) Закриття впускного клапана (3. вп.) робиться з запізненням, т. е. після проходу поршнем н. м. т. Потрібно це для того, щоб до кінця всмоктуючого ходу поршня кла-пан був досить відкритий і не створював великого опору проходу повітря в циліндр. Як і повз цього, до кінця ходу усмок-вання і на початку ходу стиснення давши-ня в циліндрі продовжує бути менше атмосферного, чому за-конання циліндра повітрям про-продовжували і тоді, коли поршень почне вже рухатися вгору. Таким чином, при запізненні закриття впускного клапана в циліндр може надходити додаткового-кові порція повітря, чому також сприяє інерція повітря у всмоктувальній трубі. Кут запізнювання. впускного клапана становить 18-50 ° після н. м. т.

в) Подача форсункою розпорошеного палива в циліндр двигуна (О. Ф.) проводиться з випередженням, тобто до в.м.т. з урахуванням періоду затримки запалення. Попереджання початку впорскування регулюється з таким розрахунком, щоб згоряння розвивалося до моменту проходу поршнем в.м.т. Занадто велика попереджання вприскування може викликати початок інтенсивного згорання раніше приходу поршня в в.м.т. що викличе передчасне різке підвищення тиску, а надмірно мале попереджання вприскування може викликати занадто пізній початок згоряння, що знизить ефективність робочого ходу. Кут випередження впорскування. палива підбирається досвідченим шляхом і знаходиться приблизно в межах 15-30 ° до ст. м. т.

г) Відкриття випускного клапана (О. вип.) призначається до приходу поршня в н. м. т. Це випередження випуску становить. = 40. 60 ° повороту мотиля до н.м.т. Робиться це для того, щоб до початку ходу випуску (з н.м.т.) тиск в циліндрі встигло майже рівнян-тися з атмосферним і відкриття клапана вже було б повним. Цим запобігається створення занадто великого противодавления при виштовхує ході поршня. В кінцевому рахунку, випередження відкриття випускного клапана має на меті зменшити роботу, затра-Чіва па виштовхування відпрацьованих газів з циліндра.

д) Закриття випускного клапана (3. вип.) зазвичай роблять з запізненням, т. е. після проходження поршнем в. м. т. Це здійснюють для того, щоб в кінці випуску відкриття клапана було ще достатнім і не створювало великого опору випуску. Однак запізнювання закриття є не настільки важливим, як випередження відкриття випускного клапана. Пояснюється це тим, що до моменту приходу поршня в ст. м. т. швидкість його швидко сповільнюється, а гази у вихлопній трубі продовжують за інерцією рухатися з такою великою швидкістю, що в просторі над поршнем може напів-читься навіть розрідження; таким чином створюються сприятливі умови для очищення циліндра від відпрацьованих газів.

Кут запізнювання. береться 0-25 ° після в.м.т. Закривати вихлопної клапан раніше приходу поршня в в.м.т. не можна, так як при цьому вийде стиснення залишках відпрацьованих газів і вони пристрої мятся в відкривається в цей час впускний клапан.

Всі фази газорозподілу не можуть бути однаковими для всіх типів двигунів. Вони підбираються дослідним шляхом і залежать головним чином від швидкохідності двигунів, величини прохід-ного перетину клапанів і обсягу робочого циліндра. Всі кути опе-реження і запізнювання, відкриття і закриття клапанів, взагалі кажучи, беруться тим більше, ніж швидкохідні двигун і чим менше перетин клапанів.

Кругова діаграма газових і карбюраторних двигунів (а отже, і фази їх газорозподілу) в основному схожа з тільки що розглянутим. Однак момент початку відкриття впу-скного вікна може тут відбуватися з запізненням (за в.м.т.). Пояснюється це тим, що при наявності випередження відкриття впуск-ного клапана початок його відкриття збігається з рухом поршня до в.м.т. У разі ненормального складу суміші, або якщо двигун швидкохідний, процес догорання іноді триває і в період випуску; полум'я догорання через що почався відкриватися з опері-ням впускний клапан потрапляє в трубопровід пального газу, або змішувальний клапан, або в кар-бюратор і викликає вибух, мо-гущій зробити руйнування.

Крім цього відмінності, в круго-вої діаграмі зазначених двига-телей замість моменту початку дей-наслідком форсунки буде вказано мо-мент запалювання суміші.

Фази газорозподілу двох-тактних двигунів можуть також бути зображені на круговій діа-грамі. Вони залежать від прийнятого типу продувки і розташування вікон.

На фіг. 100 дана приблизна кругова діаграма двотактного дизеля без наддуву. Тут початок подачі палива здійснено з випередженням на 17 ° повороту мо-тиля до приходу поршня в ст. м. т. За 68 ° до н. м. т. поршень, дві-гаясь вниз, відкриває випускні вікна, і розширився відпрацьований газ починає випускатися; продовжує опускатися поршень на 52 ° до п. м. т. відкриває впускні (продувні) вікна, і відбувається продування з заповнення-ням циліндра свіжим повітрям. При русі поршня вгору впускні вікна закриваються через 52 ° після п. М. Т. Випускні - через 68 ° після і. м. т.

Клапани газорозподілу отримують рух від приводу. Основною частиною приводного механізму є розподільний вал, на якому закріплені шайби з виступами - кулаки. Робота розподільного вала заснована на періодичних-зації впливі на клапани за допомогою хитних важелів або штовхають штанг.

На фіг. 101 дан один з варіантів взаємозв'язку розподільник-ного вала з клапаном. При обертанні розподільного вала 1 сидить жорстко па ньому кулак 2 своїм виступом 3 набігає на ролик 4 двуплечего важеля 5; внаслідок цього ролик піднімається, а інший кінець важеля опускається на шток клапана і, долаючи натяг пружини 6, відкриває клапан. При подальшому повороті розподільного вала ролик сходить з виступу кулака, правий кінець важеля опуститься, а лівий піднімається, і під дією пру-жіни клапан закриється. Ось важеля кріпиться в кронштейнах кришки циліндра і змащується через спеціальний отвір.

Число оборотів всякого розподільного вала четирехтакт-них двигунів повинно бути вдвічі менше, ніж колінчастого, так як цикл здійснюється за два оберти колінчастого вала. У двухтакт-них двигунів, що мають випускні клапани в кришках цилінд-дров, число обертів розподільного вала має дорівнювати числу оборотів колінчастого вала, так як цикл відповідає одному обороту цього валу.

У дизелях розподільний вал приводить також паливні насоси, що значно збільшує навантаження на вал. Для зручності монтажу розподільний вал часто виготовляють роз'ємним. Матеріалом зазвичай служить сталь, що йде на виготовлення колін-чатого вала.

Кулачки на розподільному валу повинні встановлюватися відповідно розташуванню клапанів. Кількість їх для чотиритактних двигунів повинно бути рівним числу клапанів: впускних, випускних, форсункових (у компресорних дизелів) і числу при-водів паливних насосів (у безкомпресорних дизелів). кулаки
(Фіг. 102, а) на розподільчий вал насаджуються на шпонках, а для запобігання осьового зсуву мають установчі болти. Кулачки отковивают з маловуглецевої сталі і після механічного-ської обробки піддають поверхневому загартуванню для підвищення зносостійкості.

У великих тихохідних двигунах кулаки виготовляють з вибіленого чавуну. Іноді (у швидкохідних дві-ваному) кулаки отковивают разом з розподільним ва-лом, складаючи з ним одне ціле.

Профіль виступаючої частини кулака залежить від необхідних фаз газорозподілу, передавального числа клапанного приводу і робиться за спеціальним розрахунком. Висота виступу кулака повинна відповідати величині ходу клапана з урахуванням співвідношення плечей важеля. Найчастіше виступи робляться як одне ціле з циліндри-чеський частиною кулака, але іноді, наприклад, для приводу форсунки компресорного дизеля або паливного насоса деяких безкомпресорних дизелів, виступи робляться знімними (фіг. 102, б).

Залежно від розташування розподільного вала і конструкції двигуна передача руху до клапанів може здійснюватися від важелів або, при низькому розташуванні розподільного валу, від важелів з штовхачами (фіг. 103). Важелі виготовляються зі сталі або чавуну і в перетині найчастіше мають двутавровую форму.

У деяких двигунах з клапанами, що відкриваються вгору, штовхачами служать штоки, що є продовженням стрижня клапана і спираються на кулаки розподільного вала (фіг. 104).

Сам розподільний вал при-водиться в рух від колінчастого вала різними способами в зави-ності від конструкції двигуна, його потужності, частоти обертання, місця розташування розподільного вала та ін. Найчастіше привід розподільного вала здійснюється за допомогою ше-стеренчатие передачі, размещен- ної в торцевій частині двигуна. Висока техніка обробки зубчастих коліс останнім часом позво-лила значно підвищити коефіцієнт корисної дії зубчастих передач. На фіг. 105 показано розташування приводних шестерень розподільного вала у чотиритактного дизеля. На колінчастому валу жорстко сидить шестерня 1. поєднана з великою передавальної шестернею 3. обертається на осі 2. закріпленої за допомогою фланця до циліндровому блоку. До цієї шестеренні бол-тами 4 кріпиться мала передавальна ше-стерня (на фігурі її не видно), що приводить в рух шестерню 5 розподільного вала 6 і шестерню 7; остання з'єднана болтами з конічною шестернею 8, що служить для передачі обертання відцентрового регу-ром. Вся ця передача закрита загальним кожухом.

Недоліком шестеренчатой ​​передачі яв-ляется значний шум при роботі. У великих тихохідних двигунах при ви-соком розташуванні розподільного вала іноді застосовується безшумна передача руху роликовими ланцюгами; при цьому для збільшення кута охоплення зірочок ланцюгом і натягу її при витяжці потрібно на-тяжное пристрій.

На фіг. 106 дана схема передачі від ко-ленчатого вала до розподільного з по-міццю проміжного, часто званого регуляторним, вала. Число його оборотів звичайно дорівнює числу оборотів колінчастого вала, що дозволяє його використовувати для установки регулятора.