Чем удерживается распределительный вал от продольных перемещений
Перейти к содержимому

Чем удерживается распределительный вал от продольных перемещений

  • автор:

«Механизм газораспределения»

Цель работы: изучить устройство и принцип действия механизма газораспределения и декомпрессионного механизма.

Оборудование, приборы и материалы:

1. Макет четырехтактного дизельного двигателя внутреннего сгорания Д-240 в разрезе.

2. Макет газораспределительного механизма ДВС.

3. Плакаты дизельного и бензинового двигателей внутреннего сгорания.

4. Учебный кинофильм.

Теоретическая часть Механизм газораспределения обеспечивает наполнение цилинд­ров в определенные периоды времени воздухом или горючей смесью и своевременный выпуск из них отработавших газов.

На всех тракторных дизелях применен газораспределительный механизм с подвесными клапанами, расположенными в головке цилиндров, схема действия которого и взаимное расположение деталей одинаковые, а вот конструкция и размеры отдельных деталей различны.

В рядных двигателях распределительный вал расположен в блок-картере сбоку oт цилиндров, в V-образных–в развале цилиндров.

Газораспределительный механизм работает следующим образом.

От коленчатого вала через косозубую шестеренную передачу приводится во вращение распределительный вал 27 (рис.1). При повороте распределительного вала его кулачок набегает на толкатель 1 и перемещает его вверх. Толкатель передает движение через штангу 2 регулировочному винту 3 короткого плеча ко­ромысла 8. Последнее, поворачиваясь на валике 11, длинным пле­чом нажимает на стержень клапана и, преодолевая силу пружин, открывает его. Стержень клапана движется в направляющей втулке 16. Закрывается клапан под действием пружин 14.

В течение одного рабочего цикла четырехтактного дизеля впускной и выпускной клапаны открываются по одному разу.

Периоды от момента открытия клапана до момента его закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала называют фазами газораспределения. Наблюдается также период перекрытия клапанов, т. е. период, когда впускной и выпускной клапаны одновременно открыты.

Рисунок 1. Газораспределительный механизм дизеля Д-240.

1– толкатель, 2– штанга, 3– регулировочный винт, 4– болт–штуцер трубки подвода масла, 5– пробка валика коромысел, 6– шайба, 7– контргайка регулировочного винта, 8– коромысло, 9– стойка валика коромысел, 10– пружина валика коромысел, 11– валик коромысел, 12– опорная шайба пружин, 13– сухарь, 14– наружная и внутренняя пружина клапана, 15– нижняя опорная шайба пружины клапана, 16– направляющая втулка клапана, 17– клапан, 18– тарелка клапана, 19–болт для привода счётчика моточасов, 20– замковая шайба, 21– упорная шайба, 22– шестерня распределительного вала, 23– фланец, 24– упорное кольцо, 25– опорная шейка распределительного вала, 26– кулачок выпускного клапана, 27– распределительный вал, 28– кулачок впускного клапана.

Даже небольшие отклонения от принятых фаз газораспределения, вызванные рассогласованием работы кривошипно-шатунного и газораспределительного механизма, значительно снижают мощ­ность и экономичность дизеля. Фазы газораспределения устанавливают совмещением меток на шестернях распределения (рис. 2).

Распределительный вал состоит из опорных шеек 25, на которых вал вращается в блок-картере, кулачков 26 и 28, управ­ляющих движением клапанов. Кулачки располагаются на валу в определенном порядке под разными углами в соответствии с порядком работы цилиндров. Форма и взаимное расположение кулачков вала зависят от фаз газораспределения.

Рисунок 2. Шестерни распределения дизелей

а- Д-240, б- СМД-62

1- шестерня привода насоса гидроусилителя руля, 2- шестерня распределительного вала, 3- промежуточная шестерня, 4- шестерня привода топливного насоса, 5- шестерня коленчатого вала, 6- шестерня привода масляного насоса

Устройство и работа распределительного вала, передаточных

деталей, впускных и выпускных клапанов

Подшипниками пятиопорного распределительного вала дизеля А-41 и трехопорных распределительных валов Д-240, Д-144 служат втулки, запрессованные в расточки блок-картера. Распределительный вал дизеля СМД-62 установлен на четырех опорах, диаметры ко­торых различны. Задняя опора наибольшего диаметра имеет бронзовую втулку, остальные расточены в приливах блок-картера. Кулачки и опоры вала термически обработаны. От продольных перемещений распределительный вал 27 дизеля Д-240 удерживается упорным кольцом 24, привернутым к блок-картеру двумя винтами. Осевое перемещение распределительного вала в А-41 ограничивается с одной стороны втулкой, с другой- фланцем, закрепленным на блок-картере. Продольное перемещение вала 0,1. 0,5 мм обеспечивается регулировочными шайбами, устанавливае­мыми под фланец.

К передаточным деталям относятся толкатели 1 (см. рис.1), штанги 2, коромысла 8 с регулировочными винтами 3, валики коромысел 11, стойки валика коромысел 9 и распорные пружины коромысел 10.

Рисунок 3 Толкатель и декомпрессионный механизм дизеля А-41

а- толкатель: 1- рычаг, 2- ось рычага, 3- втулка, 4- ролик, 5- игольчатый подшипник, 6- ось ролика, 7- пята, б- декомпрессионный механизм: 1- рукоятка, 2- контргайка, 3- винт, 4- валик, 5- коромысло, 6- клапан

Толкатели, установленные на дизелях, — стальные, цилиндрические или грибовидной формы (Д-144), со сферической (Д-240) или плоской (СМД-62) нижней опорной поверхностью. Толкатели пере­мещаются непосредственно в расточках блок-картера или в на­правляющих втулках (Д-144). В донышке толказеля просверлено отверстие, по которому масло из клапан­ного механизма стекает в картер.

Для повышения долговечности толкателя в месте соприкосновения его со штангой запрессована термически обработанная стальная пята 7 со сферической поверхностью.

Штанга 2 (рис.1) дизеля Д-240 изготовлена из стального прутка, концы которого выполнены сферическими. Нижний конец штанги упирается в выемку донышка толкателя, а верхний- в регулировочный винт 3 коромысла 8. Аналогичная конструкция штанг в СМД-62 и Д-144.

Коромысло-это стальной двуплечий рычаг. Конец его длин­ного плеча, нажимающий на клапан, называют бойком. Его поверхность термически обработана. Для впускных и выпускных клапанов всех дизелей (кроме Д-144 и СМД-62) они одинаковой конфигурации, В резьбовое отверстие короткого плеча ввернут регулировочный винт 3 с контргайкой 7, с помощью которых устанавливают зазор между бойком и стержнем клапана. Коромысла качаются на стальном пустотелом валике 11, закрепленном в стойках 9, прикрепленных к головке цилиндров шпильками. Продольное перемещение коромысел по валику у большинства дизелей предотвращается распорными пружинами 10. Внутренняя полость валика используется для подвода масла к внутренней поверхности ступиц коромысел, регулировочных винтов и стержней клапанов.

Клапан 17, состоящий из тарелки 18 клапана и стержня, перемещается в направляющей втулке 16, запрессованной в голов­ку цилиндров. Плавный переход от тарелки к стержню придает клапану большую прочность, способствует лучшему отводу теплоты от тарелки и уменьшает сопротивление движению газов. На тарелке клапана имеется конусный поясок (фаска), снятый под углом 45° для обеспечения плотного закрытия отверстия в голов­ке цилиндров. Для некоторых дизелей (Д-240, ЯМЗ-240Б) фаски клапанов покрыты специальным твердым сплавом. Плотность при­легания клапана к седлу головки цилиндров достигается шлифов­кой и притиркой одного к другому. В тарелке предусмотрена прорезь под приспособление для притирки клапанов. Стержень клапана шлифуют. В верхней части стержня сделана кольцевая выточка, в которую входят выступы сухарей 13, крепящих опорную шайбу 12 на стержне клапана. Клапаны изготавливают из леги­рованных сталей. Торец стержня закаливают.

Пружины 14 (внутренняя и наружная), создающие необходимое для закрытия клапана усилие, упираются в верхнюю и нижнюю опорные шайбы. Направление витков у пружин различное.

Декомпрессионный механизм предназначен для облегчения пуска дизеля и прокручивания коленчатого вала при регулировках. Прин­цип его действия заключен в опускании выпускных (дизель А-41) или впускных (дизель Д-144) клапанов и удерживании их, откры­тыми независимо от положения распределительного вала.

На валике 4 (рисунок 3,6) декомпрессионного механизма, поворачивающегося в кронштейне, установлено четыре винта 3, которые расположены против выпускных клапанов. Когда механизм выключен, винт 3 занимает наклонное положение и не касается коромысла. При его включении рукояткой 1 винт занимает верти­кальное положение, воздействует на плечо коромысла 5 и открывает клапан 6. Размер опускания клапана регулируют поворотом винта 3 на валике.

Ход выполнения работы:

1. Ознакомление с устройством механизма газораспределения и декомпрессионного механизма.

2. Изучить принцип действия механизма газораспределения и декомпрессионного механизма.

Оформление отчета

по лабораторной работе № 4

Вал распределительный: ключевой элемент механизма газораспределения

Практически во всех четырехтактных поршневых моторах внутреннего сгорания присутствует газораспределительный механизм на основе распределительного вала. Все о распредвалах, их существующих типах, конструкции и особенностях работы, а также о верном выборе и замене валов читайте в предложенной статье.

Назначение распределительного вала и его место в силовом агрегате

Распределительный вал (РВ, распредвал) — компонент газораспределительного механизма (ГРМ) поршневых четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, управляющий процессом газообмена; металлический вал с отформированными кулачками специального профиля, обеспечивающий открытие и закрытие клапанов с целью впуска в цилиндр горючей смеси или воздуха и выпуска отработавших газов в соответствии с движением поршней и работой всех цилиндров.

ГРМ является одной из основных систем поршневого ДВС, благодаря ему обеспечивается подача в цилиндры топливовоздушной смеси (в карбюраторных моторах) или воздуха (в инжекторах и дизелях), и выпуск из цилиндров отработавших газов только в строго определенные моменты. Газообмен осуществляется посредством клапанов, встроенных в каждый цилиндр, а их привод и синхронизация работы с кривошипно-шатунным механизмом и иными системами силового агрегата осуществляется одной деталью — распределительным валом.

На РВ возлагается ряд ключевых функций:

  • Привод (прямой или косвенный через промежуточные детали) впускных и выпускных клапанов;
  • Обеспечение синхронной работы ГРМ с другими системами силового агрегата;
  • Обеспечение открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов в соответствии с заданными фазами газораспределения (для впуска и выпуска газов при определенном угле поворота коленчатого вала относительно ВМТ и начала/конца тактов);
  • В некоторых случаях — привод различных механизмов и узлов, в том числе и работающих синхронно с ГРМ (прерывателя-распределителя зажигания, маслонасоса и др.).

Основная роль, которую играет РВ, сводится к управлению работой клапанов ГРМ в соответствии с расчетными фазами газораспределения данного конкретного силового агрегата. Благодаря особой конструкции распредвал обеспечивает открытие и закрытие всех клапанов только в нужные моменты времени, задает углы их перекрытия на определенных тактах, и т.д. Именно благодаря распредвалу обеспечивается нормальная работа мотора на всех режимах. Изношенный, деформированный или поврежденный распределительный вал нарушает функционирование силового агрегата или полностью выводит его из строя, такой вал требует незамедлительной замены. Но прежде, чем покупать новую деталь, следует разобраться в существующих типах РВ, их устройстве и применяемости.

Типы, устройство и характеристики распределительных валов

Устройство распределительного вала

Устройство распределительного вала

В общем случае РВ выполнен в виде металлического вала малого диаметра, на котором отформировано несколько элементов:

  • Кулачки;
  • Опорные шейки;
  • Шестерня и/или эксцентрик привода различных механизмов;
  • Носок для монтажа приводного шкива/шестерни.

Основные элементы распредвала — кулачки, количество которых в двигателе без механизма изменения фаз соответствует общему числу клапанов (как на впуске, так и на выпуске). Кулачки имеют сложный каплеобразный профиль, при вращении РВ кулачки набегают и сбегают с толкателей, обеспечивая тем самым привод клапанов. За счет особенностей профиля кулачков достигается не просто открытие и закрытие клапанов, но также поддержка их в открытом состоянии в течение определенного времени, перекрытие в соответствии с фазами, и т.д.

Вершины всех кулачков смещены друг относительно друга, чем обеспечивается последовательная работа всех цилиндров в соответствии с определенным для конкретного силового агрегата порядком. В РВ для четырехцилиндровых двигателей вершины кулачков одного цилиндра смещены на 90 градусов, для шестицилиндровых — на 60 градусов, для восьмицилиндровых V-образных — на 45 градусов, и т.д. Однако часто можно встретить исключения, обусловленные конструктивными особенностями мотора.

РВ устанавливается в блок или головку двигателя посредством опорных шеек в специально предназначенные для этого отверстия или постели. Опирается РВ на разъемные (вкладыши) или неразъемные (втулки) подшипники качения, изготовленные из специальных сплавов с низким коэффициентом трения. В подшипниках выполняются отверстия для подачи к шейкам моторного масла из общей системы смазки двигателя. В подшипнике одной из шеек (обычно передней или задней) выполняется упорное кольцо или иное фиксирующее устройство, предотвращающее осевые перемещения РВ.

В любом удобном месте РВ может формироваться косозубая шестерня или эксцентрик для привода различных агрегатов. С помощью шестерни обычно реализуется привод масляного насоса или трамблера, а с помощью эксцентрика — привод масляного насоса. На некоторых типах РВ присутствуют оба этих элемента, на современных моторах, напротив, этих элементов нет вовсе.

В передней части вала располагается носок, на который посредством шпонки и болта монтируется приводной шкив или шестерня. Здесь же может располагаться съемный противовес, который обеспечивает балансировку распредвала при наличии на нем эксцентрика привода насоса или иных несимметричных деталей.

Распределительные валы различных типов двигателей

Распределительные валы различных типов двигателей

РВ делятся на несколько групп по способу установки и количеству в одном моторе, типу привода, применяемости в различных типах ГРМ и некоторым конструктивным особенностям.

По способу установки распредвалы делятся на две основных группы:

  • Установка непосредственно в блоке двигателя (моторы с нижним расположением вала);
  • Установка в головке блока (моторы с верхним расположением вала).

Обычно в нижних валах нет дополнительных элементов, их смазка выполняется за счет масляного тумана в картере и подачей масла под давлением к опорным шейкам через втулки. В верхних валах часто присутствует продольный канал и выполнены поперечные сверления в опорных шейках — так обеспечивается смазка шеек подачей масла под давлением.

В двигателе может быть один или два РВ, в первом случае один вал обеспечивает привод всех клапанов, во втором случае один вал обеспечивает привод только впускных клапанов, второй — только выпускных. Соответственно, на общем РВ количество кулачков соответствует числу всех клапанов, а на каждом из раздельных РВ количество кулачков вдвое меньше общего числа клапанов.

Привод РВ может осуществляться с помощью ремня, цепи или шестерни, непосредственно связанной с шестерней коленчатого вала. Сегодня чаще всего используются первые два типа приводов, так как шестереночный привод менее надежен и сложен в регулировке (требует значительной разборки агрегата для выставления фаз или для ремонта).

Наконец, все РВ можно разделить на две группы по виду газораспределительного механизма, в котором они могут функционировать:

  • Для двигателей с обычным ГРМ;
  • Для агрегатов с ГРМ с изменяемыми фазами газораспределения.

В распредвалах второго типа могут присутствовать дополнительные кулачки, смещенные на небольшой угол относительно основного кулачка — с их помощью осуществляется привод клапанов при изменении фазы. Также эти валы могут иметь специальные элементы для поворота, смещения всей детали вдоль оси, и т.д.

Распределительный вал и его место в ГРМ

Распределительный вал и его место в ГРМ

РВ всех типов и конструкций изготавливаются из стали или чугуна, поверхности кулачков стальных РВ дополнительно проходят термическую обработку (закалку токами высокой частоты), кулачки чугунных РВ подвергаются отбелу (отбеливанию увеличением скорости охлаждения отливки) — этим достигается увеличение износостойкости деталей. Готовые валы балансируются для снижения биений, и лишь затем устанавливаются на двигатель или поступают в торговые сети.

Как верно выбрать и заменить распределительный вал

Распредвал со временем подвергается износу, на его кулачках образуются сколы и наклеп, а в определенных условиях деталь частично или полностью разрушается. Во всех этих случаях вал следует заменить на новый. Данная работа требует значительной разборки двигателя и выполнения дополнительных операций по регулировке, поэтому ее лучше доверить специалисту или автосервису.

На замену необходимо брать распредвал только того типа и модели, что был установлен на двигателе ранее. Зачастую с целью тюнинга или улучшения работы мотора используются валы с иным профилем и расположением кулачков, однако такую замену следует делать только после выполнения необходимых расчетов. Также вместе с валом необходимо покупать новые втулки или вкладыши, иногда требуется менять шкив, шестерню привода трамблера и другие детали. Работы по замене вала нужно выполнять только в соответствии с инструкцией по ремонту двигателя, после этого проводится обкатка.

При верном выборе и замене распредвала весь ГРМ двигателя будет работать надежно и уверенно, обеспечивая функционирование силового агрегата на всех режимах.

Другие статьи

#Омывающие жидкости
29.09.2023 | Статьи о запасных частях

Зима и лето, два полюса, между которыми меняется весь наш мир. И в этом мире существуют омывающие жидкости — помощники, которые обеспечивают нашу безопасность на дороге. В этой статье мы окунемся в мир омывающих жидкостей и узнаем, какие они бывают, от чего зависит их температура замерзания и как их правильно выбрать.

#Рассухариватель клапанов
21.06.2023 | Статьи о запасных частях

Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.

#Переключатель света с регулировкой шкалы
14.06.2023 | Статьи о запасных частях

Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.

#Пластина распределителя зажигания
07.06.2023 | Статьи о запасных частях

Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя. Все о пластинах прерывателя, их существующих типах и конструктивных особенностях, а также о подборе, замене и регулировках данных компонентов подробно рассказано в данной статье.

Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания

Полезная модель относится к области машино- и автомобилестроения, в частности, к механизмам газораспределения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и предназначена для предотвращения аварийной ситуации во время разрыва ременной передачи привода. Сущность заявляемого решения заключается в том, что на распределительный вал механизма газораспределения ДВС с одной стороны размещен узел выталкивания, представляющий собой корпус с помещенным в нем подпружиненным и зафиксированным бойком и спусковым элементом, а с другой стороны распределительного вала — стопорный узел, выполненный в виде основания, с размещенньми на нем спусковым элементом стопора и фиксатором. Внутрь распределительного вала помещен стержень с возможностью свободного скольжения вдоль главной оси вала. Для возможности отвода в безопасное положение распределительного вала с помещенными на нем нововведенными узлами изменено устройство привода, а именно его шкив, который в заявляемом решении представляет собой систему упругих элементов, радиально размещенных по кругу и зафиксированных на внутреннем кольце шкива, насаженом на распределительный, вал в виде обоймы и на внешнем кольце шкива, служащего частью ременной передачи. Для увеличения эффекта сохранения элементов в момент порыва ремня кулачки распределительного вала выполнены со скосом, обращенным к узлу выталкивания.

Полезная модель относится к области машино- и автомобилестроения, в частности, к механизмам газораспределения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использована, преимущественно, при конструировании и изготовлении машин или их узлов и механизмов как в условиях автомобильного производства, так и в условиях современных ремонтных мастерских и производств.

Известны технические решения — патенты: US 5558053, 24.09.1996; GB 2308636, 02.07.1997; FR 2731251, 06.09.1996; DE 10006349, 03.08.2001; RU 2078219, 27.04.1997; RU №516833 «Клапанный механизм для двигателя внутреннего сгорания с верхним распределительным валом»; RU №1312195 «Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания с верхним расположением распределительного вала»; RU №1219833 «Кулачок распределительного вала клапанного механизма газораспределения»; RU №1733643 «Способ работы привода распределительного вала двигателя внутреннего сгорания и привод распределительного вала двигателя внутреннего сгорания»; RU №1813886 «Распределительный вал двигателя внутреннего сгорания»; RU №2146010 «Двигатель внутреннего сгорания»;

RU №2208173 «Механизм изменения фаз газораспределения»; RU №2115834 «Полый распределительный вал двигателя внутреннего сгорания»; RU №2172845 «Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания». В данных устройствах представлены варианты оптимальной работы тех или иных узлов зоны газораспределения ДВС. Однако в данных устройствах не решена проблема сохранения целостности и работоспособности составляющих узлов во время аварийной ситуации при разрыве ремня привода.

Известно также решение — патент RU №2126892 «Способ активного регулирования газораспределения в двигателе внутреннего сгорания и распределительный вал для его реализации». Способ активного регулирования

газораспределения в ДВС, каждый цилиндр которого оснащен как минимум тремя клапанами, содержащий угловые смещения кулачков распределительного вала, пропорциональные числу оборотов и нагрузке двигателя, причем кулачки одноименных клапанов общего цилиндра смещают в противных направлениях, отличается тем, что угловые смещения каждого кулачка осуществляют автономно от поворота коленчатого вала и независимо между собой. Распределительный вал ДВС для реализации способа, рабочий профиль которого составлен из пакета втулок, кинематически связанных посредством шпонок с центральным стержнем, несущим приводное зубчатое колесо и упор, отличается тем, что центральный стержень с регулируемым упором установлен с возможностью продольных перемещений относительно зубчатого колеса и связан с приводом подачи, а втулки кулачков выполнены в виде коаксиальных частей, связанных винтовым шлицевым соединением, причем направление сопрягаемых винтовых шлицев втулок для одноименных клапанов общего цилиндра установлено противным.

Известен также патент RU №2011853 «Механизм газораспределения четырехтактного двигателя внутреннего сгорания», который содержит многоклапанную (три и более) головку блока цилиндров, привод с двумя распределительными валами, управляющими впускными и выпускными клапанами посредством кулачков, и устройством поворота распределительного вала относительно привода при изменении частоты вращения. Отличие данного механизма в том, что он выполнен с возможностью одновременного углового поворота обоих распределительных валов относительно привода.

Указанный выше недостаток — создание аварийного режима при разрыве ремня привода не исключают и два последних вышеописанных аналога.

Данный недостаток приводит к малой надежности узлов и их машин, поскольку они содержат подвижные элементы, находящиеся в зоне ударных нагрузок, сложны в настройке и регулировке. Присутствие промежуточных элементов в зоне распределительного вала является серьезным препятствием к форсированию двигателей по частоте вращения для улучшения пусковых качеств и расширения рабочего диапазона.

В периодическом издании «Автогазета», 37(340), от 15.11.2001 года, в рубрике «Автомастерская «АГ» на сайте www.autogazeta.com подробно описывается проблема надежности зубчатого ремня в механизме газораспределения двигателя внутреннего

сгорания и его влияния на надежность и долговечность всего механизма газораспределения, вплоть до создания аварийного режима (статья прилагается).

Наиболее близким решением к заявляемой полезной модели является патент RU №2173393 «Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания», который содержит смонтированные на головке цилиндров, по крайней мере, один газораспределительный клапан с элементами крепления пружинного устройства, кулачковый распределительный вал и имеющий форму стакана толкатель, обеспечивающий неразрывную кинематическую связь между торцом стержня клапана и кулачком распределительного вала. Отличие механизма газораспределения в том, что между торцом стержня клапана и дном толкателя установлен демпфирющий элемент, выполненный из металлического прессованного пористого сетчатого материала.

Данное устройство имеет тот же недостаток — отсутствие надежности в сохранении целостности узлов в зоне распределительного вала.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка технического решения, направленного на устранение проблемы разрушения клапанов, поршней, толкателей и других элементов механизма газораспределения ДВС при аварийной ситуации, вызванной обрывом приводного ремня распределительного вала.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащий смонтированные на головке цилиндров газораспределительные клапаны с элементами пружинного устройства, кулачковый распределительный вал и толкатель, обеспечивающий неразрывную кинематическую связь между клапанами и кулачками распределительного вала, и привод с ременной передачей и шкивом с внутренним и внешним кольцами, причем внутреннее кольцо служит обоймой распределительного вала, а внешнее — элементом ременной передачи, имеет узел выталкивания, стопорный узел и стержень, размещенный внутри распределительного вала с возможностью свободного скольжения внутри последнего, причем узел выталкивания, размещенный на одном конце вала, представляет собой корпус с помещенным в нем подпружиненным и зафиксированным бойком и спусковым элементом, стопорный узел выполнен в виде основания, размещенного на противоположном конце распределительного вала, на котором размещены спусковой элемент стопора и

фиксатор, а шкив содержит ряд упругих элементов, радиально разнесенных по кругу между внутренним и внешним кольцами и зафиксированных на них.

Кроме того, заявляется механизм газораспределения ДВС со всеми вышеперечисленными признаками, у которого дополнительным отличием является выполнение кулачков распределительного вала со скосом, обращенным к узлу выталкивания.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в устранении возможности разрушения или, по крайней мере, повреждения клапанов и других механизмов газораспределения — поршней, кулачков и т.д. за счет отвода распределительного вала из рабочей зоны в безопасное положение в момент аварийной ситуации, например, обрыва ремня привода и разработки конструктивных узлов к механизму газораспределения, осуществляющих этот отвод распределительного вала.

Описание заявляемого устройства иллюстрируется чертежами 1-3, где на фиг.1 представлен общий вид механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания, на фиг.2 — вид в сечении В-В, на фиг.3 — вид в сечении А-А. При этом цифровыми обозначениями на чертежах отмечены:

1 — распределительный вал; 17 — отверстие узла выталкивания
2 — шейка распределительного вала; 18 — элемент спуска;
3 — кулачок; 19 — паз;
4 — толкатель; 20 — регулирующий винт;

5 — стержень распределительного вала;

6 — ремень привода;

9 — внешняя обойма шкива;

10 — внутренняя обойма шкива;

11 — элемент упругой подвески шкива;

12 — узел выталкивания;

13 — корпус узла выталкивания;

14 — упругий выталкивающий элемент;

16 — фиксирующий боек элемент;

21 — стопорный узел;

22 — основание стопорного узла;

23 — стопорящий элемент;

24 — спусковой элемент;

25 — отверстие стопорного узла;

Предлагаемый механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) установлен в корпусе двигателя. Его узлы и элементы крепят известными способами на блоке цилиндров, в крышке блока цилиндров и т.д. Распределительный вал 1 имеет цилиндрические шейки 2, на которых осуществляется его вращение, кулачки 3, которые при вращении распределительного вала периодически давят на толкатели 4. В осевом отверстии распределительного вала 1 с возможностью свободного скольжения вдоль него расположен выступающий в торцевой части за пределы вала 1 стержень 5. Передача вращающего момента на распределительный вал 1 осуществляется с помощью ремня 6 привода, который одет на шкив 7. Для улучшения сцепления между ремнем 6 и шкивом 7 на внешней поверхности шкива 7 и внутренней поверхности ремня 6 могут быть выполнены зубцы 8. Шкив 7 имеет внешнюю 9 и внутреннюю 10 обоймы, которые соединены между собой элементами упругой подвески 11. В качестве элементов 11 могут быть использованы пружины, резиновые или пластиковые упругие элементы, либо упругие элементы других известных конструкций, например, пневматические. Внешняя обойма 9 взаимодействует с ремнем 6 привода, а внутренняя обойма 10 одета на распределительный вал 1. Кроме того, механизм газораспределения ДВС снабжен узлом выталкивания 12, в корпусе 13 которого размещен упругий выталкивающий элемент 14, боек 15 и фиксирующие боек элементы 16. В качестве упругого выталкивающего элемента 14 может быть использована стальная пружина, а в качестве фиксирующих боек элементов — стальные шарики, помещенные в сквозные отверстия 17 корпуса 13. На корпусе 13 снаружи расположен элемент спуска 18, закрывающий отверстия 17 и не дающий фиксирующим боек элементам 16 выйти из отверстия 17. Элемент спуска может быть выполнен в виде металлической скобы с одним из своих выступов, как показано на фиг.1, расположенным над шкивом 7. Чтобы исключить полное выпадение фиксирующих боек элементов 16 в элементе спуска 18 для них могут быть выполнены пазы 19. Для регулировки степени

деформации упругого выталкивающего элемента в узле выталкивания 12 предусмотрен регулирующий винт 20. Для фиксирования продольного положения распределительного вала, а также для его освобождения в нужный момент механизм газораспределения ДВС содержит стопорный узел 21, в состав которого входит основание 22, стопорящие элементы 23, спусковой элемент 24. Стопорящие элементы 23 частично заходят в сквозные отверстия основания 22, а выступающей своей частью упираются в канавку на распределительном валу, как показано на фиг.1, либо в его торец, исключая в таком положении осевые перемещения распределительного вала 1. Спусковой элемент 24 закрывает отверстия 25 снаружи, запирая стопорящие элементы 23 внутри него, и удерживается в таком положении пружиной 27. Чтобы при освобождении распределительного вала 1 в нужный момент стопорящие элементы 23 не вываливались, в стенках спускового элементы 24 под них выполнены пазы 26.

Работа механизма газораспределения ДВС происходит следующим образом. В нормальном рабочем положении при работе двигателя внешняя обойма 9 шкива 7, благодаря своим элементам упругой подвески 11, под действием силы натяжения ремня 6 привода упруго смещена относительно продольной оси распределительного вала 1. При аварийной ситуации, которая заключается в обрыве приводного ремня 6, внешняя обойма 9 шкива 7 под действием элементов упругой подвески 11 смещается в направлении продольной оси вала и толкает элемент спуска 18. Элемент спуска 18 смещается и освобождает фиксирующие элементы 16, которые выталкиваются подпружиненным бойком 15 в пазы 19. Освобожденный боек 15 под действием силы упругого выталкивающего элемента 14 наносит удар по выступающему за пределы распределительного вала стержню 5, который под действием удара смещается вдоль продольной оси распределительного вала 1 и толкает спусковой элемент 24 стопорного узла 21. Спусковой элемент 24 в свою очередь сдвигается и освобождает стопорящие элементы 23, которые попадают в пазы 26. Таким образом распределительный вал 1 освобождается для осевого продольного перемещения. Боек 15 продолжает двигаться в сторону уже освобожденного распределительного вала 1 и толкает его. При этом происходит смещение вала 1, кулачки 3 выходят из зацепления с толкателями 4, и все клапаны механизма газораспределения ДВС (на чертежах не показаны) под действием своих пружин возвращаются в исходные безопасные положения. Для облегчения рассоединения кулачков 3 и толкателей 4 их соприкасающиеся поверхности могут быть выполнены со скосом в сторону узла

выталкивания 12. При этом возвратные пружины клапанов механизма газораспределения ДВС также будут участвовать в выталкивании распределительного вала в безопасное положение.

1. Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащий смонтированные на головке цилиндров газораспределительные клапаны с элементами пружинного устройства, кулачковый распределительный вал и толкатель, обеспечивающий неразрывную кинематическую связь между клапанами и кулачками распределительного вала, и привод с ременной передачей и шкивом с внутренним и внешним кольцами, причем внутреннее кольцо служит обоймой распределительного вала, а внешнее — элементом ременной передачи, отличающийся тем, что он имеет узел выталкивания, стопорный узел и стержень, размещенный внутри распределительного вала с возможностью свободного скольжения внутри последнего, причем узел выталкивания, размещенный на одном конце вала, представляет собой корпус с помещенным в нем подпружиненным и зафиксированным бойком и спусковым элементом, стопорный узел выполнен в виде основания, размещенного на противоположном конце распределительного вала, на котором размещены спусковой элемент стопора и фиксатор, а шкив содержит ряд упругих элементов, радиально разнесенных по кругу между внутренним и внешним кольцами и зафиксированных на них.

2. Механизм газораспределения двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что с наружной стороны кулачки распределительного вала выполнены со скосом, обращенным к узлу выталкивания.

Распределительный вал

Распределительный вал – основной элемент газораспределительного механизма (ГРМ), который обеспечивает своевременное открытие/закрытие клапанов, благодаря чему осуществляется приток свежего воздуха и выпуск отработавших газов. Другими словами, распредвал управляет процессом газообмена в силовом агрегате. Чтобы снизить инерционные нагрузки и увеличить жесткость элементов ГРМ, распредвал располагают максимально близко к клапанам. Поэтому в современных силовых агрегатах стандартное положение распределительного вала находится в головке блока цилиндров – так называемое верхнее расположение распредвала. Газораспределительный механизм может комплектоваться одним либо двумя распредвалами на ряд цилиндров. В одновальной схеме обслуживаются впускные и выпускные клапаны (на цилиндр 2 клапана). Если используется двухвальная схема, то один вал обслуживает впускные клапаны, а второй вал выпускные (на один цилиндр 2 впускных и 2 выпускных клапана).

Основу конструкции распредвала составляют кулачки. На один клапан, как правило, используется один кулачок. Этот элемент имеет сложную форму, обеспечивающую открытие/закрытие клапана в установленное время, а также его подъем на конкретную высоту. Кулачок может взаимодействовать или с коромыслом, или с толкателем – зависит от конструкции ГРМ.

Распредвал

В процессе работы распредвала кулачки преодолевают усилия возвратных пружин клапанов, а также силы трения от взаимодействия с толкателями. На это требуется полезная мощность силового агрегата. Эти недостатки отсутствуют в беспружинной системе, которая реализована в десмодромном механизме. Чтобы уменьшить силу трения, возникающую между кулачком и толкателем, вместо плоской поверхности толкателя может использоваться ролик. Магнитная система управления клапанами, которая может быть реализована в отдаленной перспективе, позволит полностью отказаться от распредвала. Распределительный вал производится либо из стали (метод ковки), либо из чугуна (литье). Вращается он в опорах, которые представляют собой подшипники скольжения. Число опор превышает число цилиндров. Как правило, используются разъемные опоры, реже встречаются неразъемные. В опорах, которые выполнены в чугунной головке, применяются тонкостенные вкладыши. При изнашивании вкладыши заменяются. Упорные подшипники, которые располагаются около звездочки (приводной шестерни), удерживают распределительный вал от продольного перемещения. Распредвал смазывается под давлением. Наиболее предпочтительный вариант – каждый подшипник обеспечен индивидуальным подводом масла. Эффективность газораспределительного механизма можно значительно повысить, применяя различные системы изменения фаз газораспределения. Их использование позволяет добиться следующих преимуществ: снижения токсичности отработавших газов, экономии топлива, повышения мощности. Существует несколько подходов, применяемых к изменению фаз газораспределения:

  • изменение положения оси коромысла;
  • применение нескольких кулачков с разным профилем на один клапан;
  • поворот распредвала на различных режимах работы.

Привод распределительного вала

Коленчатый вал силового агрегата приводит в действие распределительный вал. На ДВС легковых автомобилей привод распредвала выполняется с помощью ременной или цепной передачи. Такие приводы используются как на бензиновых, так и дизельных ДВС. Ранее для привода применялась шестеренная передача, однако ее габариты и повышенный шум во время работы заставили отказаться от ее использования.

Металлическая цепь привода обегает звездочки на коленвале и распредвале. В данном приводе также применяется натяжитель и успокоитель. Цепь привода состоит из звеньев, которые соединены шарнирами. Цепь может обслуживать два распредвала.

Преимущества цепного привода заключаются в его компактности, надежности и возможности использования на больших межосевых расстояниях. Однако, износ шарниров приводит к растяжению цепи, причем последствия этого фактора могут быть самыми негативными для ГРМ. Даже натяжитель с успокоителем не спасают в этой ситуации. По этой причине приходится регулярно контролировать состояния цепного привода.

Распредвал

Ременной привод распредвала подразумевает использование зубчатого ремня, который охватывает зубчатые шкивы на валах. Ремень также оборудуется натяжным роликом. Среди преимуществ ременного привода можно назвать бесшумность в работе, компактность, надежность. Эти факторы делают его достаточно популярным у автопроизводителей. Современные ремни способны прослужить более 100 тыс. км пробега.

Привод распредвала также может применяться для привода иных устройств, таких как распределитель зажигания, топливный насос высокого давления (ТНВД), масляный насос.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *