Грузовые автомобили Татра

  Клапаны служат для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов в зависимости от положения поршней в цилиндре и от порядка работы двигателя.
  В изучаемых двигателях впускные и выпускные каналы выполнены в головках цилиндров и заканчиваются вставными гнездами из жаропрочного чугуна.
  Клапан (рис. 22) состоит из головки и стержня. Головка клапана имеет узкую, скошенную под углом 45 или 30° кромку, называемую фаской. Фаска клапана должна плотно прилегать к фаске седла. Для этой цели эти поверхности взаимно притирают.
  Головки впускных и выпускных клапанов имеют неодинаковый диаметр. Для лучшего наполнения цилиндров свежей горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают большим, чем диаметр выпускного. В связи с тем, что клапаны во время работы двигателя неодинаково нагреваются (выпускной клапан, омывается горячими отработавшими газами, нагревается больше), материал из которого они изготовлены, также не одинаков. Впускные клапаны изготовлены из хромистой, а выпускные – из сильхромовой жароупорной стали. Для увеличения срока службы выпускных клапанов двигателя ЗИЛ-130 на их рабочую поверхность наплавлена жароупорная наплавка, стержни изготовлены пустотелыми и имеют натриевое наполнение, способствующее лучшему отводу тепла от головки клапана к его направляющей втулке.
  Стержень клапана цилиндрической формы, в верхней части имеет выточку для деталей крепления клапанной пружины. Стержни клапанов помещены в направляющих втулках, которые изготовлены из чугуна или металлокерамические. Втулки запрессовывают в головку цилиндров и стопорят замочными кольцами.
  Клапан прижимается к седлу при помощи цилиндрической стальной пружины. Кроме того, пружина не дает возможности клапану отрываться от коромысла.
  Пружина имеет переменный шаг витков, что необходимо для устранения ее вибрации. Пружина одной стороной опирается в шайбу, расположенную на головке цилиндров, а другой – в упорную тарелку. Упорная тарелка удерживается на стержне клапана при помощи двух конических сухарей, внутренний буртик которых входит в выточку стержня клапана (см. рис. 22).
  Для уменьшения проникновения масла по стержням клапанов в камеру сгорания двигателя в опорных шайбах установлены резиновые кольца или на стержни клапанов надеты резиновые колпачки. Для равномерного нагрева клапана желательно, чтобы при работе двигателя он поворачивался.
  В двигателях ЗМЗ-53 и ГАЗ-21 вращение клапана достигается установкой между упорной шайбой и сухарями каленой конической втулки, наружный конус которой не полностью совпадает с внутренним конусом упорной шайбы (см. рис. 22). Благодаря такой конструкции между втулкой и опорной шайбой возникает небольшое трение и при сжатии пружины, так как она несколько скручивается, происходит поворот клапана.
  В двигателе ЗИЛ-130 выпускные клапаны имеют механизм поворота (рис. 23). Он состоит из неподвижного корпуса, в наклонных канавках которого расположены шарики с возвратными пружинами, дисковой пружины и опорной шайбы с замочным кольцом. Механизм установлен на направляющей втулке клапана в углублении головки цилиндров.
  Клапанная пружина опирается в опорную шайбу. Когда клапан закрыт и давление клапанной пружины не велико, дисковая пружина выгнута наружным краем вверх, а внутренним краем опирается в заплечик корпуса. При этом шарики при помощи пружин отжаты в канавках в крайнее положение.
  При открытии клапана давление клапанной пружины возрастает, выпрямляя через упорную шайбу дисковую пружину. При этом внутренний край пружины отходит от заплечика корпуса и пружина клапана, опираясь на шарики, передает на них все давление, в следствии чего шарики перемещаются в углубление канавок корпуса, вызывая поворот дисковой пружины и вместе с ней опорной шайбы клапанной пружины и клапана. Когда клапан закрывается, все детали возвращаются в исходное положение.
  Во время работы двигателя в связи с нагревом клапанов их стержни удлиняются и может наступить такой момент, когда клапан не сядет в свое седло, что приведет к нарушению работы двигателя. Для обеспечении плотной посадки клапана в седле между стержнем клапана и носком коромысла должен быть определенный тепловой зазор. Величина зазоров между стержнями клапанов и коромыслами приведена в таблице 3. Теловой зазор проверяют между носком коромысла и стержнем клапана.

Таблица 3

Двигатель	Величина теплового зазора, мм
	впускной клапан	выпускной клапан
ЗИЛ-130	0,40-0,45	0,40-0,45
ЗМЗ-53*	0,25-0,30	0,25-0,30
ГАЗ-21	0,25-0,30	0,25-0,30

* На работающем двигателе ЗМЗ-53 вследствие неодинакового нагрева различных деталей зазор может несколько изменятся против установленного. Поэтому допускается для впускных клапанов 1 и 8 цилиндров и выпускных 4 и 5 цилиндров устанавливать зазор 0,15-0,20 мм.
 
  Опережение открытия и запаздывания закрытия клапанов. При рассмотрения рабочего процесса четырехтактного двигателя установлено, что открытие и закрытие клапанов происходит в момент прихода поршня в мертвые точки. Однако в связи со значительным числом оборотов коленчатого вала период времени, отводимый на впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов, очень велик, наполнение цилиндров и очистка их затруднены.
  Для получения наибольшей мощности необходимо как можно лучше заполнять цилиндры горючей смесью и очищать их от продуктов сгорания.
  С этой целью впускной клапан открывается до прихода поршня в в.м.т. в конце такта выпуска, т.е. с опережением в пределах 9-24° поворота коленчатого вала, а закрывается после прихода поршня в н.м.т. в начале такта сжатия, т.е. с запаздыванием в 51-64°.
  Продолжительность открытия впускного клапана составляет 240-270° поворота коленчатого вала, что значительно увеличивает количество поступаемой в цилиндры горючей смеси. Поступление смеси до прихода поршня  в в.м.т. в конце такта выпуска после н.м.т. начала такта сжатия происходит за счет инерционного напора горючей смеси во впускном трубопроводе из-за часто повторяющийся тактов в цилиндрах.
  Выпускной клапан открывается за 44-57° до прихода поршня в н.м.т. в конце такта горение – расширение и закрывается после прихода поршня в в.м.т. такта выпуска на 13-27°. Продолжительность открытия выпускного клапана составляет 240-260° поворота коленчатого вала. Выпускной клапан открывается раньше, так как давление в конце такта расширения не велико и оно используется для очистки цилиндров от продуктов сгорания.
  После прохождения поршнем в.м.т. отработавшие газы будут продолжать выходить по инерции.
  Момент открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек в градусах поворота коленчатого вала называется фазами газораспределения.
  На рис. 24 приведены диаграммы фаз газораспределения, из которых видно, что в двигателе бывают моменты (в конце такта выпуска и начале такта впуска), когда оба клапана открыты. В это время происходит продувка цилиндров свежим зарядом горючей смеси для лучшей очистки их от продуктов сгорания. Этот период носит название – перекрытие клапанов.
  Рабочий цикл четрых- и восьмицилиндровых четырехтактных двигателей. Для плавной работы многоцилиндрового двигателя и уменьшения неравномерных нагрузок на коленчатый вал рабочие процессы в различных цилиндрах должны происходить в определенной последовательности. Последовательность чередования одноименных тактов в различных цилиндрах двигателя называется порядком его работы.
  Порядок работы цилиндров двигателя зависит от расположения шеек коленчатого вала и кулачков распределительного вала.
  В двигателе ГАЗ-21 порядок работы 1-2-4-3. Так как в четырехтактном двигателе полный цикл в каждом цилиндре совершается за два оборота коленчатого вала, то, следовательно, В четырехцилиндровом двигателе для равномерной его работы за каждые пол-оборота коленчатого вала в одном из цилиндров должен происходить рабочий такт. При рассмотрении порядка работы цилиндров двигателя ГАЗ-21 видно, что за первые пол-оборота рабочий такт произойдет в первом цилиндре. За вторые пол-оборота – во втором, а за третьи пол-оборота в четвертом, а за третьи пол-оборота в третьем цилиндре.

Таблица с рис. 25, а

Полуобороты коленчатого вала	Углы поворота коленчатого вала	Цилиндры
		1	2	3	4
1-й	0° 180° 360° 540° 720°	Рабочий ход	Сжатие	Выпуск	Впуск
2-й		Выпуск	Рабочий ход	Впуск	Сжатие
3-й		Впуск	Выпуск	Сжатие	Рабочий ход
4-й		Сжатие	Впуск	Рабочий ход	Выпуск

  На рис. с табл. 25, а изображены все процессы, протекающие в различных цилиндрах двигателя ГАЗ-21 за каждые пол-оборота коленчатого вала и за полных два оборота его.
  Восьмицилиндровые V-образные двигатели ЗИЛ-130 и ЗМЗ-53 имеют порядок работы цилиндров 1-5-4-2-6-3-7-8. В двигателе шатунные шейки коленчатого вала расположены под углом 90° (рис. с табл. 25, б). В этом случае одноименные такты будут перекрываться в двух цилиндрах на 90°, или на половину хода поршня.

Таблица с рис. 25, б

Полуобороты коленчатого вала	Углы поворота коленчатого вала	Цилиндры
		1	2	3	4	5	6	7	8
1-й	0° 90° 180° 270° 360° 450° 540° 630° 720°	Рабочий ход	Впуск	Выпуск	Сжатие	Сжатие	Впуск	Выпуск	Рабочий ход
			Сжатие	Впуск		Рабочий ход			Выпуск
2-й		Выпуск			Рабочий ход		Сжатие	Впуск
			Рабочий ход	Сжатие		Выпуск			Впуск
3-й		Впуск			Выпуск		Рабочий ход	Сжатие
			Выпуск	Рабочий ход		Впуск			Сжатие
4-й		Сжатие			Впуск		Выпуск	Рабочий ход
			Впуск	Выпуск		Сжатие			Рабочий ход
		1 группа (правая)				2 групаа (левая)

  За первые пол-оборота рабочий такт будет заканчиваться в восьмом цилиндре, полностью пройдет в первом и начнется в пятом цилиндре, за вторые пол-оборота – закончится в пятом, полностью пройдет в четвертом и начнется во втором цилиндре, за третьи пол-оборота – закончится во втором, полностью пройдет в шестом и начнется в третьем цилиндре, за четвертые пол-оборота – закончиться в третьем, полностью пройдет в седьмом и начнется в восьмом. В результате такого большого перекрытия рабочих тактов в разных цилиндрах восьмицилиндровые V-образные автомобильные двигатели работают очень плавно.
  Водитель должен знать порядок работы цилиндров для правильного присоединения проводов к свечам зажигания.

< Предыдущая		Следующая >