Лекции по "Транспорту"

Материалы. Клапаны изготовляют из жаропрочных сталей: впускной — из хромокремнистой, выпускной — из хромоникельмарганцовистой с присадкой азота. У ЗИЛ-433100 клапаны из жаропрочной стали с хромовым покрытием. Тарелки пружин клапанов и сухари изготовляют из малоуглеродистой стали, и подвергают поверхностной нитроцементации.

Фаски клапанов выполняют под углом 30 и 45°. Клапан с фаской под углом 45° при одинаковом подъеме имеет меньшие проходные сечения, чем клапан с фаской под углом 30°, однако обеспечивает лучшую центровку в седле и большую жесткость головки. Поэтому фаску под углом 30° применяют главным образом для впускных клапанов форсированных двигателей. У некоторых двигателей, например ЗИЛ-508.10, для лучшего охлаждения в стержне выпускного клапана 1 высверлен канал, частично заполненный натрием 11. При нагреве натрий плавится и испаряясь, отбирает теплоту у головки клапана и передает его через направляющую втулку 12 стенкам головки блока цилиндров (рис. 7).

Направляющие втулки 12 обеспечивают перпендикулярное относительно седла 13 перемещение клапана. На двигателях ЗМЗ-4061 и  -4063 втулки изготавливают из серого чугуна. Двигатели автомобилей «ГАЗель» имеют направляющие втулки, изготовленные прессованием с последующим спеканием из смеси железного, медного и графитового порошка с добавлением дисульфида молибдена для повышения износостойкости.

24

Между стержнем клапана и втулкой имеется зазор, необходимый для скольжения клапана. При такте впуска в цилиндре создается разрежение, а под крышкой головки блока — давление атмосферное. За счет этого масло продавливается внутрь цилиндра. Для уменьшения продавливания масла на направляющую втулку клапана надевается маслоотражательный колпачок 7 (см. рис. 5), изготовленный из маслобензостойкой резины, а сам зазор делается минимальным (0,05...0,08мм).

4. Назначение, конструкция и работа механизма вращения клапанов

В процессе работы двигателя на рабочих фасках клапанов (особенно выпускных) откладывается нагар, в результате чего нарушается герметичность и снижается компрессия в цилиндре. Отложение большого количества нагара на головках клапанов приводит к ухудшению отвода теплоты на седла клапанов, перегреву и, возможно, к прогоранию. Под действием перегрева головки клапана появляется калильное воспламенение рабочей смеси, нарушающее нормальное протекание рабочего процесса.

Уменьшить отложение нагара можно за счет вращения клапанов. Принудительное вращение клапанов осуществляется в газораспределительных механизмах двигателей автомобилей ЗИЛ-433100 и некоторых других.

Механизм вращения клапана состоит из неподвижного корпуса 2 (см. рис.7), установленного на площадке головки блока Цилиндров и направляющей втулки 12 клапана; пяти шариков 3 с возвратными пружинами 10, расположенными по окружности в наклонных углублениях в корпусе 2; конической дисковой пружины 9, свободно надетой на выступ корпуса 2; опорной шайбы 4, нагруженной пружиной клапана 6, и замкового кольца 5, удерживающего весь механизм в сборе.

При закрытом клапане 1 дисковая пружина 9 внутренней кромкой лежит на заплечики корпуса 2, а на наружную ее кромку опирается опорная шайба 4, шарики 3 под воздействием пружины 10 свободно лежат в мелкой части канавок корпуса 2. По мере открытия клапана 1 усилие клапанной пружины 6, действующей на опорную шайбу 4, возрастает настолько, что дисковая пружина распрямляется и становится плоской. Между ее внутренней рамкой и заплечикам корпуса 2 появляется зазор, при этом усилие клапанной пружины 6 передается на шарики 3. Они перекатаются по наклонному дну канавки, увлекая за собой дисковую пружину 9 и опорную шайбу 4. Вместе с ними поворачивается на некоторый угол и клапан 1 с пружиной клапана 6.

Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины уменьшается. Дисковая пружина, прогибаясь, садится на заплечики корпуса, освобождает шарики, и они под действием возвратных пружин занимают свое исходное положение, заклиниваясь между шайбой и наклонной поверхностью корпуса. Клапан при этом не вращается. За каждые сто оборотов коленчатого вала клапан делает один оборот.

У двигателей КамАЗ принудительное вращение клапанов обеспечивается тем, что клапанные сухари зажимают не непосредственно верхней тарелкой пружин, как у карбюраторных двигателей, а через дополнительную цианированную коническую втулку. Коническая втулка своим нижним концом опирается на плоскую поверхность донышка тарелки, ее наружный конус не совпадает с внутренним конусом упорной шайбы.

Благодаря такой конструкции между втулкой и упорной шайбой возникает трение, и при сжатии пружин (за счет их скручивания) происходит поворот клапана. Так достигается равномерный нагрев клапана при работе двигателя и повышается его долговечность.

 

25

5. Фазы газораспределения

Период от момента открытия клапана до момента его закрытия, выраженный в градусах поворота коленчатого вала, называется фазой газораспределения. Рассмотрим рабочий процесс четырехтактного карбюраторного двигателя «ГАЗель» с учетом фаз газораспределения (рис. 8).

Такт впуска начинается, когда до ВМТ порань не доходит 12°, считая по обороту коленчатого вала (для двигателей ЗМЗ-4061 и -4063 — 14°). В это время открываются впускные клапаны, и цилиндры готовы к поступлению в них свежего заряда. Поршень доходит до ВМТ и начинает движение вниз. К приходу поршня в НМТ впускной клапан не закрывается, и поршень начинает движение вверх к ВМТ (соответствует такту сжатия). Поскольку в цилиндре все еще имеется разрежение, в него продолжает поступать свежий заряд. Закрывается впускной клапан, когда поршень отойдет от НМТ на 60°, считая по обороту коленчатого вала (у двигателей ЗМЗ-4061 и -4063 это 46°). Таким образом, такт впуска продолжается, считая по открытию впускного клапана, 252°. После закрытия впускного клапана начинается сжатие рабочей смеси.

Воспламенение рабочей смеси происходит, когда поршень не доходит до ВМТ. Это необходимо для того чтобы к моменту прихода поршня в ВМТ и началу его движения к НМТ часть рабочей смеси уже сгорела бы. Остальная рабочая смеси догорает при движении поршня к НМТ. Рабочая смесь горит со скоростью 30...35 м/с, и, если ее воспламенить в момент, когда поршень находится в ВМТ, получить максимальное давление на днище поршня будет невозможно, так как нарастающему давлению пришлось бы догонять убегающий поршень.

Заканчивается рабочий ход в момент начала открытия выпускного клапана. У двигателей автомобилей «ГАЗель» выпускной клапан начинает открываться, когда до прихода поршня в НМТ остается 54° (для двигателей ЗМЗ-4061 и -4063 это 46°), а закрывается, когда поршень пройдет ВМТ и отойдет от нее на 18°, считая по обороту коленчатого вала (для двигателей ЗМЗ-4061 и -4063 — 14°). Таким образом, выпуск отработавших газов продолжается у этих двигателей 252° (у двигателей ЗМЗ-4061 и -4063 — 240°).

Для правильной установки фаз газораспределения на распред. шестернях двигателя автомобиля ЗИЛ-433100 ставят специальные установочные метки.

 

Контрольные вопросы:

1. Объясните назначение ГРМ и назовите его основные детали.

2. Преимущества и недостатки ГРМ с различным расположением клапанов.

3. Объясните назначение  и устройство распределительных  валов.

4. Как удерживаются  от осевого смещения распределительн. валы двигателей?

5. Как устроены толкатели различных моделей двигателей?

6. Назначение, устройство и работу клапанов различных двигателей.

7. Объясните, с какой целью выпускные клапаны открываются раньше прихода поршня в НМТ, а закрываются после прохода поршнем ВМТ.

8. Объясните, с какой целью впускные клапаны открываются раньше прихода поршня в ВМТ, а закрываются после прохода поршнем НМТ.

9. По диаграмме фаз ГРМ объясните работу карбюраторного двигателя.

 

 

 

 

26

Рис. 1. Газораспределительный механизм: а — с нижним расположением клапанов и распределительного вала; б— с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала; в—с верхним расположением клапанов и распределительного вала; 1 — седло клапана; 2 — клапан; 3—направляющая втулка; 4 — пружина; 5 — сухарь; 6 — тарелка пружины клапана; 7— регулировочный болт; 8— контргайка; 9—толкатель; 10 — кулачок распределительного вала; 11 — свеча зажигания; 12 — опорная шайба; 13 —маслоотражательный колпачок клапана; 14 — крышка головки блока; 15— коромысло; 16 — регулировочный винт; 17- ось коромысла; 18- штанга; 19 – блок цилиндров; 20- наконечник; 21 - внешняя пружина; 22 - внутренняя пружина.

 

Рис. 2. Схема привода распределительного вала: 1 — зубчатый шкив коленчатого вала; 2 — зубчатый шкив насоса охлаждающей жидкости; 3 — натяжной ролик; 4 — задняя защитная крышка; 5 — зубчатый шкив распределительного вала; 6 — зубчатый ремень; 7— ось натяжного ролика; А — установочный выступ на задней защитной крышке; Б — метка на шкив распределительного вала; В — метка на крышке масляного насоса; Г — метка на шкиве коленчатого вала.

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Распределительный вал и детали газораспределительного механизма: 1 — метка для установки шестерни газораспределения;  2 — шестерня привода распределительного вала; 3 — гайка распределительного вала; 4 — валик привода датчика ограничителя оборотов; 5 — упорный фланец распределительного вала; 6 — распорное кольца шестерни распределительного вала; 7 — опорные шейки распределительного вала; 8 — эксцентрик привода штанги топливного насоса;  9 — кулачки толкатели выпускного толкателя; 10 — кулачки толкатели впускного толкателя; 11 — втулка подшипника шейки распределительного вала; 12 — впускной клапан; 13 — направляющая втулка клапана; 14 — шайба пружины впускного клапана; 15 — пружина клапана; 16 — ось коромысла; 17 — коромысло клапана; 18 — регулировочный винт коромысло клапана; 19 — стойка оси коромысел; 20 — механизм вращения выпускного клапана; 21 — выпускной клапан; 22 — штанга толкателя клапана; 23 — толкатели клапанов; 24 — шестерня привода прерывателя - распределителя зажигания и масляного насоса

 

Рис. 4. Детали привода клапанов дизелей: 1— ось; 2 — ролик; 3 — толкатель; 4 — штанга; 5 — регулировочный винт; 6 —коромысло

 

28

 

 

Рис. 5. Механизм привода клапанов при верхнем расположении клапанов и распределительного вал: 1 — головка цилиндров; 2— клапан; З — толкатель; 4 — корпус подшипников распределительного вала; 5 — распределительный вал; 6 — регулировочная шайба; 7 — маслоотражательный колпачок; А — зазор между кулачком и регулировочной шайбой

 

Рис. 6. Детали клапанного узла: 1— клапан; 2 — направляющая втулка; 3 — стопорное кольцо; 4 — маслоотражательный колпачок; 5 — опорная шайба пружин; 6 — внутренняя пружина; 7— наружная пружина; 8— тарелка пружин; 9 — сухарь; 10 — регулировочная шайба; 11 — толкатель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

Рис. 7. Выпускной клапан двигателя автомобиля ЗИЛ-508.10 с механизмом вращения: а— выпускной клапан и механизм вращения; б — г — соответственно начальное, рабочее и конечное положения механизма вращения; 1 — выпускной клапан; 2 — корпус механизма вращения; 3 — шарик; 4 — опорная шайба; 5 — замковое кольцо; 6— пружина клапана; 7— тарелка пружины; 8— сухарь; 9 — дисковая пружина; 10 — возвратная пружина; 11 — натриевый наполнитель; 12 — направляющая втулка; 13 — седло клапана; 14 — жаростойкая наплавка; 15 — заглушка; 16 — головка блока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8. Диаграммы (а—в) фаз газораспределения двигателей и положения поршней (г), соответствующие фазам газораспределения: а — общая четырехтактного; б — ЗИЛ 508; в — КамАЗ-740; — угол опережения открытия впускного клапана; — угол запаздывания закрытия впускного клапана; — угол опережения открыт выпускного клапана; — угол запаздывания закрытия выпускного клапана.

 

 

30

Лекция 6.

 

Тема: КОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ.

 

1. Назначение, общее устройство  и работа системы охлаждения

2. Назначение, устройство  и работа радиатора.

3. Назначение, устройство и работа жидкостного насоса

4. Назначение, устройство и работа термостата

 

1. Назначение, общее устройство и работа системы охлаждения

Система охлаждения предназначена для отвода излишней теплоты от цилиндров двигателя и поддержания оптимального температурного режима в пределах 80...95°С.

Компоненты системы охлаждения. В систему охлаждения входят следующие приборы и детали: радиатор, жалюзи, вентилятор, водяной насос, термостаты, рубашка охлаждения двигателя, патрубки, шланги, краники, датчики и указатели температуры охлаждающей жидкости, датчики сигнализатора аварийного перегрева охлаждающей жидкости, кожух вентилятора, расширительный бачок, ремни привода приборов охлаждения. На многих ДВС вентилятор приводится в работу от электродвигателя. У дизелей вентилятор приводится в работу гидромуфтой.

      Пути циркуляции охлаждающей жидкости. Для быстрого прогрева после запуска холодного ДВС охлаждающая жидкость не должна проходить через радиатор. Поэтому термостат закрывает доступ охлаждающей жидкости в радиатор, и она циркулирует по малому кругу, минуя сердцевину радиатора. Насос нагнетает охлаждающую жидкость в рубашку охлаждения блока цилиндров. Оттуда через окна жидкость проходит в рубашку охлаждения головки блока цилиндров, нагревается и по каналу поступает в термостат. Пройдя через перепускной клапан, жидкость возвращается в жидкостный насос. Поскольку жидкость не проходит через сердцевину радиатора, она быстро нагревается, поднимая температуру двигателя до 78...82°С.

Основной клапан термостата начинает открываться, когда температура охлаждающей жидкости достигает 78...82 °С. При температуре 94 °С он уже полностью открыт и охлаждающая жидкость начинает циркулировать по большому кругу. Из жидкостного насоса она поступает в рубашку охлаждения блока цилиндров, а затем через окна — в рубашку охлаждения головки блока цилиндров через канал в термостат, пройдя через основной клапан, жидкость идет в верхний бачок радиатора. Далее, опускаясь к нижнему бачку, жидкость охлаждается при прохождении через узкие каналы трубок и из нижнего бачка, через патрубки и шланги, поступает в жидкостный насос.