🗊Презентация Газораспределительный механизм двигателя

Газораспреде- лительный механизм 1-ЭТМК-2 Маркевич А.

Газораспределительный механизм предназначен для впуска в цилиндры двигателя горючей смеси в классических бензиновых двигателях или воздуха в дизелях и выпуска отработавших газов в соответствии с рабочим циклом, а также для обеспечения надежной изоляции камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

Состоит из распределительного вала — или нескольких валов — и механизмов привода к ним, клапанов, открывающих и закрывающих впускные и выпускные отверстия в камерах сгорания, и передаточных звеньев — толкателей, штанг, коромысел и некоторых вспомогательных деталей (регулировочных элементов, клапанных пружин, системы поворота клапанов и проч.)

Распределительного вала (1 или несколько)

Газораспределительная фаза распредвала подбирается опытным путём, и зависит от конструкции впускных и выпускных клапанов и числа оборотов двигателя. Производители для каждой модели двигателя указывают фазы распредвала в виде диаграмм или таблиц

Привод распредвалов зубчатым ремнем является в настоящее время наиболее распространенным на легковых автомобилях. Зубчатый ремень находится вне объёма, омываемого маслом, попутно ремень приводит в движение водяной насос. Преимущество привода зубчатым ремнем — дешевизна, бесшумность. Недостатки — в большинстве выпускаемых двигателей обрыв ремня вызовет удар тарелок клапанов о поршни.

Цепной привод ГРМ Является распространенным в верхнем ценовом сегменте легковых автомобилей, используется в двигателях грузовых автомобилей. Цепь обычно сдвоенная, находится в объёме двигателя, омываемого маслом. Преимущества — отсутствие опасности внезапного обрыва, изношенная цепь начинает стучать, особенно на холодном двигателе, предупреждая владельца о необходимости замены; больший ресурс — в 2-3 раза больше, чем у зубчатого ремня; долговечность. Недостатки — дороговизна, несколько большая шумность. Сильно изношенная цепь может растягиваться и перескакивать через несколько зубьев звёздочки — к катастрофическим для мотора последствиям это не приводит, но вызывает смещение фаз газораспределения

Клапана

Коромысла Коромысла представляют собой двуплечие рычаги и служат для изменения направления движения, передаваемого от штанги к клапану. Коромысла, как правило, имеют плечи разной длины. Плечо, обращенное к клапану, всегда бываете 1,5— 2,0 раза больше плеча со стороны штанги. Благодаря этому удается обеспечить необходимую высоту подъема клапанов при значительно меньших перемещениях толкателей и штанг. Это снижает инерционные нагрузки в механизме газораспределения и повышает его долговечность.В коротком плече коромысла существует винт для регулировки теплового зазора.

Штанга Штанга предназначена для передачи усилия от толкателя к коромыслу. Одним концом штанга упирается в толкатель, а другим  - в регулировочный болт коромысла.

Нижнеклапанный двигатель (с боковым расположением клапанов, англ. L-Head, Flathead, SV — Side-Valve) — двигатель, у которого распредвал расположен в блоке и клапаны расположены также в блоке, в ряд сбоку от цилиндров, тарелками вверх. Привод непосредственно от расположенного под ними распредвала.

Плюсы: малая шумность простота в изготовлении и обслуживании отсутствие опасности касания клапанов и поршня при неправильной установке угла распределительного вала очень компактный двигатель распределительный вал находится в общем картере с коленвалом, что упрощает систему смазки и повышает безотказность отсутствуют промежуточные передаточные звенья между кулачками распредвала и клапанами

Минусы: из-за сложного пути бензовоздушной смеси значительно ухудшается наполнение цилиндров, в особенности на высоких оборотах из-за сложного пути бензовоздушной смеси значительно ухудшается наполнение цилиндров, в особенности на высоких оборотах вынуждает конструкторов придавать камере сгорания сильно вытянутую форму и не даёт уменьшить её объём, а это, в свою очередь, не позволяет увеличить степень сжатия, что является наиболее простым и эффективным способом повышения удельной мощности, выше 7÷7,5:1

Со смешанным расположением клапанов Также встречается обозначение — F-Head. У такого двигателя обычно впускные клапаны находятся в головке блока, как у верхнеклапанного мотора, и приводятся в действие при помощи штанг-толкателей, а выпускные — в блоке, как у нижнеклапанного двигателя. Распределительный вал был один и был расположен в блоке, как у обычного нижнеклапанного мотора.

Эта схема обладает тем преимуществом, что её мощность ощутимо выше, чем у «чистого» нижнеклапанного. Как правило, такие двигатели переделывались из нижнеклапанных в качестве меры текущей модернизации. Подобные «полуверхнеклапанные» переделки существовали и в СССР — это были спортивные двигатели на базе агрегатов автомобилей «Москвич», «Победа» и ЗИМ. Выигрыш в мощности, в сочетании с иными мерами форсировки, был значительным — до 20…40 л.с., при исходной мощности самих указанных двигателей в 35, 50 и 90 л.с., соответственно.

Верхнеклапанные с приводом клапанов толкателями (тип OHV) Данная конструкция ГРМ была изобретена Дэйвидом Данбаром Бьюиком (David Dunbar Buick) в самом начале XX века. У этих двигателей клапаны расположены в головке цилиндров, а распредвал — в блоке (англоязычное обозначение — OHV — «OverHead Valve»).  Привод клапанов — штангами-толкателями через коромысла.

Плюсы относительно простая конструкция используется простой и надёжный привод распределительного вала шестернями, что исключает возможность разрыва ремня ГРМ или «перескакивание» цепи в механизме с цепным приводом. эксплуатационные нагрузки на детали ГРМ также оказываются сравнительно невысокими. более компактны по сравнению с верхневальными, так как у них отсутствует расположенный сверху в головке блока распределительный вал

минусы большая инерционность такого механизма газораспределения, что несколько ограничивает безопасные максимальные обороты коленчатого вала двигателя  такая схема  затрудняет использование более двух клапанов на цилиндр  двигатели этой схемы сравнительно низкооборотные и относительно тихоходные, но с гибкой моментной характеристикой.

Двигатели с распредвалом в головке цилиндров Overhead Camshaft или SOHC — Single OverHead Camshaft Схема OHC была наиболее распространена во вторую половину шестидесятых — восьмидесятые годы. Целый ряд двигателей такой схемы выпускается и в наше время, преимущественно для недорогих автомобилей В зависимости от конкретной конфигурации привода клапанов, выделяют двигатели с:

Приводом клапанов коромыслами  (Москвич-412, старые модели BMW, Honda) — клапаны расположены по бокам от распредвала, обычно V-образно, и приводятся в движение насаженными на общую ось коромыслами, одни концы которых толкаются кулачками вала, а другие приводит в движение стержни клапанов;

Приводом клапанов рычагами / рокерами (ВАЗ-2101 — 2107 и некоторые другие моторы) — распредвал над расположенными в ряд клапанами, приводит их посредством рычагов, опирающихся на ось или шаровую опору, толкая их кулачками примерно посередине; минус — повышенная шумность, высокие нагрузки в месте контакта кулачков вала и рычагов.

Приводом клапанов толкателями (ВАЗ-2108, многие высокооборотные двигатели) — очень простой механизм с минимальной инерцией деталей, в котором распредвал расположен прямо над клапанами, расположенными тарелками вниз, и приводит их в движение через цилиндрические толкатели; минус — меньшая эластичность характеристики двигателя, сложная регулировка клапанного зазора.

Двигатель с двумя распредвалами в головке цилиндров (Double OverHead Camshaft). DOHC с двумя клапанами на цилиндр. Эта схема является усложнённой разновидностью обычной OHC. В головке блока цилиндров расположены два распредвала, один из которых приводит впускные клапаны, второй — выпускные. Эта схема применялась в 1960-х — 1970-х годах на высокопотенциальных двигателях таких автомобилей, как Fiat 125, Jaguar, Alfa Romeo.

DOHC с четырьмя и более клапанами на цилиндр  Два распредвала, каждый из которых приводит свой ряд клапанов. Как правило, один распредвал толкает два впускных клапана, другой — два выпускных.  Привод клапанов, как правило, толкателями. Схема даёт большое преимущество по мощностной отдаче, особенно на высоких оборотах — за счёт лучшего наполнения цилиндра.

Десмодромный газораспределительный механизм В нём используются два распределительных вала (либо один, но с кулачками сложной формы): один перемещает клапаны вниз, второй — вверх. Клапанные пружины отсутствуют. Десмодромный механизм имеет много прецизионных деталей, очень трудоёмок и дорог в изготовлении, требует высочайшего качества смазочного масла. Этот механизм применялся на ряде гоночных автомобилей

Двигатели с десмодромным газораспределением могут работать на оборотах, недоступных для обычных клапанных механизмов с пружинами, у которых при определённых оборотах коленчатого вала скорости срабатывания клапанных пружин не будет хватать для того, чтобы отвести клапаны из-под удара поршня до его прихода в верхнюю мёртвую точку («зависание» клапанов), что приводит к выходу двигателя из строя.

ГРМ с изменяемыми фазами газораспределения Большинство производителей автомобилей мирового уровня предлагают на некоторых своих двигателях систему изменения фаз газораспределения, которая регулирует параметры открытия клапанов в соответствии со скоростью вращения и нагрузкой на двигатель, благодаря чему достигается более эффективное использование мощности двигателя, снижается расход топлива, снижается загрязнённость выхлопа

VTEC Аббревиатура полностью расшифровывается следующим образом — Variable Valve Timing and Lift Electronic Control. В переводе на русский — это электронная система управления временем открытия и высотой подъема клапанов. Или проще: электронная система регулировки фаз газораспределения.

В зоне низких оборотов VTEC обеспечивает экономичный режим работы двигателя на обедненной топливно-воздушной смеси. На средних оборотах фазы газораспределения изменяются так, чтобы получить максимальный крутящий момент. Ну, а когда обороты двигателя высокие, система считает, что уж не до экономии, главное — получить максимальную мощность.

Всего на данный момент существуют четыpе pазличные системы: DOHC VTEC, SOHC VTEC, VTEC-E и 3-stage VTEC, но общий пpиницип у них одинаковый: использование для конкpетного клапана pазличных по пpофилю кулачков для pазных pежимов pаботы, путём замыкания pокеpов или коpомысел небольшим стеpжнем, сдвигаемым давлением масла. Т.е., как видно, система очень пpоста и надёжна.

3 впускных 2 выпускных клапана В некоторых двигателях использовался привод распределительного вала промежуточным валом с коническими шестернями на концах, примеры — двигатели американской фирмы Crosley, танковый дизель В-2 (последний имеет 4 клапана на цилиндр).