Будова та експлуатація вантажного автомобіля
Вище професійне гірничо-будівельне училище
Предметний сайт
Призначення, будова і принцип дії ГРМ
Газорозподільний механізм служить для своєчасного впуску в циліндри карбюраторного двигуна пальної суміші або повітря (у дизельному двигуні) і випуску відпрацьованих газів із циліндрів відповідно до протікання робочого циклу двигуна.
Типи й пристрій газорозподільних механізмів
На автомобільних двигунах вітчизняного виробництва застосовується клапанний газорозподільний механізм із нижнім або верхнім розташуванням клапанів і установкою розподільного вала в блоці або в голівці блоку циліндрів. На більшості двигунів у циліндрі встановлюють по двох клапана: впускний, відкриваючий доступ горючої суміші або повітря в циліндр, і випускний, відкриваючий вихід газів, що відроби, із циліндра.
На деяких двигунах (спортивних, гоночних) автомобілів установлюють два впускних і один випускний клапани, а іноді два впускних і два випускних клапани на кожний циліндр. Керування клапанами здійснюється кулачками розподільного вала, що приводиться в обертання від колінчатого вала за допомогою шестірень або зірочок ланцюговим чи ремінним приводом.
Газорозподільний механізм автомобіля ГАЗ-53 має нижнє розташування розподільчого вала і верхнє розташування клапанів
Механізм газорозподілу:
1 - шестерня розподільного валу, 2 - упорний фланець, 3 – розпірне кільце, 4 - опорні шийки, 5 - ексцентрик привода паливного насосу, 6 - кулачки випускних клапанів, 7 - кулачки впускних клапанів, 8 – втулки, 9 - впускний клапан, 10 направляюча втулка, 11 - упорна шайба, 12 - пружина, 13 - вісь коромисел, 14 - коромисло, 15 – регулюючий гвинт, 16 - стойка осі коромисел, 17 - механізм повороту випускного клапана, I8 - випускний клапан, 19 - штанга, 20 – штовхачі, 21 - шестерня привода масляного насоса и переривника-розподільника
Складається з розподільчого вала, шестерні привода розподільчого вала, штовхачів, штанг, коромисел, вісі коромисел впускних і випускних клапанів (по 1 на кожній циліндр), пружини клапана, тарілок пружин клапана, сухариків, направляючої клапана і сідла клапана
Розподільний вал відливають з чавуну або виготовляють із сталі. Він має опорні шийки, кулачки, із шестірнею привода масляного насоса і розподільника системи запалювання, ексцентрик привода паливного насоса. У двигуні ЗМЗ-53 цей ексцентрик і противага встановлені на шпонці на передньому кінці розподільного вала.
Шийки вала, кулачки й ексцентрики піддають поверхневому загартуванню, а потім шліфують. Для зручності встановлювання шийки вала мають різний діаметр, який зменшується від переднього до заднього кінця вала. Для кожного циліндра на валу є впускний і випускний кулачки. Однойменні кулачки різних циліндрів у рядних чотирициліндрових двигунах розміщені під кутом 90°, у V-подібних восьмициліндрових — під кутом 45°.
Розподільний вал обертається у втулках, внутрішня поверхня яких залита бабітом. У У-подібних двигунах вал розміщений між правим і лівим рядами циліндрів. У двигуні ГАЗ-24 праворуч.
За час робочого циклу чотиритактного двигуна, тобто за два оберти колінчастого зала, розподільний вал має відкрити один раз усі клапани двигуна, зробивши для цього один оберт. Щоб це забезпечити, кількість зубів шестірні або зірочки розподільного вала має бути вдвічі більшою від кількості зубів шестірні колінчастого вала.
У двигунах ЗМЗ-53, ЗИЛ-130 і ГАЗ-24 вал приводиться в обертальний рух двома шестернями з косими зубами, одну з яких кріплять на колінчастому, а другу на розподільному валу. Шестерні колінчастого вала стальні, а шестерні розподільних валів двигунів ЗМЗ-53 і ГАЗ-24 — текстолітові з чавунною маточиною. У двигуна ЗИЛ-130 шестірня розподільного вала виготовлена з чавуну. Шестерні треба встановлювати так, щоб позначки, які є на їх зубах, збігалися. Щоб запобігти осьовому переміщенню розподільного вала, до передньої стінки блока циліндрів двома болтами прикручено стальний опорний фланець.
У двигуні КамАЗ-740 обертання розподільного вала здійснюється від шестірні колінчастого вала через проміжні шестерні, які розміщені па задньою у торці блока двигуна і установлені за позначками. Осьовому переміщенню запобігає підшипник задньої опори, який кріплять до блока трьома болтами.
Штовхачі стальні або чавунні, поверхні їх термічно обробляють і шліфують. У двигунах ЗМЗ-53, ЗИЛ-130, КамАЗ-740; ГАЗ-24 штовхачі виготовлені у вигляді циліндричного стаканчика, в який зверху вставляють штату.
Штанги виготовляють із стальних або дюралюмінієвих трубок, в які запресовують з обох боків стальні наконечники сферичної форми, які внизу впираються у штовхач, а вгорі — у виїмку плеча коромисла. Із збільшенням частоти обертання колінчастого вала понад 5000 об/хв штанги починають вібрувати, що погіршує роботу -двигуна. У зв'язку з цим на двигунах АЗЛК-412, частота обертання колінчастих валів яких понад 5000 об/хв, розподільний вал розміщений вгорі, а кулачки його діють безпосередньо на коромисла.
В отвори коромисел запресовані бронзові втулки. Коромисла встановлюють на порожнистій осі, яка закріплена в стояках на головці блока циліндрів,
Циліндричні пружини, встановлені на осі між коромислами, обмежують їх поздовжнє зміщення. В одне плече коромисла вкручують гвинт з контргайкою.
Випускний клапан:
а - випускний клапан, б - клапан закритий, в - клапан відкритий, г - деталі механізму; 1 - корпус механізму повороту, 2 - кульки, 3 - опорна шайба, 4 - замкове кільце, 5 - пружина клапана, 6 - притискна шайба пружини, 7 - сухарики, 8 - дискова пружина, 9 - поворотна пружина, 10 - напрямна втулка, 11 - металевий натрій
Клапан, який складається з головки і стержня, закриває впускний або випускний канал головки циліндрів. Щоб циліндри краще наповнювалися пальною сумішшю, головки впускних клапанів виготовляють більшого діаметра, ніж головки випускних. У зв'язку з цим у двигуні ГАЗ-24 впускні клапани мають тюльпаноподібну головку. Фаска головки клапана, скошена під кутом 45 або 30°, щільно прилягає до фаски сідла.
Сідла клапанів виготовляють у вигляді кілець із жароміцної сталі і запресовують у головку блока циліндрів.
Впускний клапан виготовляють з хромистої, а випускний з жароміцної (сильхромової) сталі. Щоб збільшити строки служби впускних клапанів деяких двигунів, у тому числі ЗИЛ-130, роблять жароміцну наплавку посадочної фаски. Для кращого відведення тепла стержні випускних клапанів двигунів ЗМЗ-53 і ЗИЛ-130 виготовляють порожнистими і наповнюють натрієм. Клапани менше спрацьовуються, якщо вони під час роботи провертаються навколо своєї осі. У двигунах ЗМЗ-53 і ГАЗ-24 клапани обертаються завдяки встановленню між упорною шайбою і сухарями загартованої конічної втулки, зовнішній конус якої не повністю збігається з внутрішнім конусом упорної шайби, а випускні клапани двигуна ЗИЛ-130 мають навіть механізм примусового обертання, який міститься між нижньою упорною шайбою пружини клапана і поверхнею головки циліндрів.
Напрямні втулки стержнів клапанів виготовляють з чавуну або металокераміки і запресовують у головку циліндрів. Стопорне кільце або буртик на верхньому кінці втулок запобігають їх зміщенню в осьовому напрямі..
Пружину виготовляють із спеціального стального пру ясного дроту. Вона призначена для щільної посадки клапана в сідло. Пружина удирається одним кінцем у шайбу на головці циліндра, а другим в упорну шайбу, яку утримують два конічні сухарі, що входять у кільцеву виточку стержня клапана. На стержнях впускних клапанів установлюють гумові ковпачки, які зменшують попадання масла в циліндри.
Для забезпечення щільної посадки клапана в сідло під час роботи, коли стержень подовжується, між клапаном і штовхачем або коромислом повинен бути тепловий зазор який контролюють на холодному двигуні.
Фази газорозподілу
Найбільшу потужність двигун має тоді, коли циліндри максимально наповнені свіжою пальною сумішшю і добре очищені від відпрацьованих газів. Цього можна досягти, відкриваючи і закриваючи клапани з деяким випередженням або запізненням відносно мертвих точок. Моменти початку відкривання і кінця закривання клапанів, виражені в градусах кута повороту колінчастого вала, називають фазами газорозподілу.
У карбюраторних двигунах впускний клапан відкривається тоді, коли кривошип не дійшов 10... до ВМТ (у кінці такту випуску), а закривається після того, як кривошип вала пройде НМТ на 50... (на початку такту стиску). Тривалість відкривання впускного клапана становить 240... кута повороту колінчастого вала.
Випускний клапан відкривається в кінці робочого ходу з випередженням на 50... до НМТ, а закривається на початку такту випуску із запізненням на 20... після ВМТ. Тривалість відкривання випускного клапана дорівнює 250...
Моменти, коли обидва клапани відкриті одночасно, називають перекриванням клапанів. У цей час здійснюється продування циліндрів від відпрацьованих газів свіжою пальною сумішшю..
Працює ГРМ так: При повертанні колінчастого вала через шестерню привода розподільчого вала повертається і розподільчий вал при набігані кулачка розподільчого вала на штовхач, штовхач піднімається змушуючи підніматися і штангу яка діє на коромисло. Коромисло повертається на вісі коромисел і другим кінцем натискає на клапан. Клапан стискаючи пружину відкривається при дальшому обертанні розподільчого вала кулачок сходе з штовхача і під дією пружини клапан закривається.
Робота багатоциліндрових двигунів.
Для забезпечення рівномірної роботи багатоциліндрового двигуна треба, щоб робочі ходи здійснювалися в різних циліндрах через однакові кути повороту колінчастого вала. Порядок роботи двигуна — це послідовність здійснення однойменних тактів у його циліндрах. Порядок роботи залежить від розміщення шатунних шийок колінчастого вала і кулачків розподільного вала. Циліндри рядних двигунів нумерують від переднього кінця колінчастого вала. Так само нумерують циліндри V-подібних двигунів, але спочатку ряд, розміщений з правого боку за ходом автомобіля.
У чотирициліндрових двигунах шатунні шийки розміщені попарно: 1-а з 4-ю і 2-а з 3-ю під кутом 180° і тому можливі дві такі послідовності роботи: 1—3—4—2 (АЗЛК-412) або 1—2— 4—3 (ГАЗ-24). У восьмициліндрових V-подібних двигунах шатунні шийки розміщені під кутом 90° одна відносно іншої. Послідовність роботи така: 1—5—4—2—6—3—7—8.
