Двигатель с боковым расположением клапанов

Видео:Извлечение седла клапана из гбц Камминс.Скачать

Классификация, устройство и принцип работы ГРМ двигателя

Газораспределительный механизм (ГРМ) представляет собой совокупность деталей и узлов, обеспечивающих открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя в определенный момент времени. Основная задача ГРМ заключается в своевременной подаче топливовоздушной смеси или топлива (это зависит от типа мотора) в камеру сгорания и выпуск отработавших газов. Для реализации этой задачи слажено работает целый комплекс механизмов, часть из которых управляется при помощи электроники.

Видео:Двигатель или компрессор с поперечным расположением клапанов!Скачать

Устройство газораспределительного механизма

В современных моторах газораспределительный механизм располагается в головке блока цилиндров двигателя. В его состав входят следующие основные элементы:

Распределительный вал. Это сложная по конструкции деталь, которая изготавливается из прочной стали или чугуна с высокой точностью обработки. В зависимости от конструкции ГРМ распредвал может устанавливаться в головке блока цилиндров или в картере двигателя (такая компоновка сейчас не применяется). Это основная деталь, которая отвечает за последовательное открытие и закрытие клапанов. Распределительный вал

На валу имеются опорные шейки и кулачки, которые и толкают стержень клапана или коромысло. Форма кулачка имеет строго определенную геометрию, поскольку от этого зависит длительность и степень открытия клапана. Также кулачки выполнены разнонаправленными, чтобы обеспечивать попеременную работу цилиндров.

Впускные и выпускные клапаны. Они расположены в головке блока цилиндров и представляют собой стержни с плоской головкой на одном конце, которая называется тарелкой. Впускные и выпускные клапаны отличаются по конструкции. Впускной изготавливается цельной деталью. Также он имеет больший диаметр тарелки для обеспечения лучшего наполнения цилиндра свежим зарядом. Выпускной часто изготавливают из жаропрочной стали и с полым стержнем для лучшего охлаждения, так как в работе он подвергается более высоким температурам. Внутри полости находится натриевый наполнитель, который легко плавится и отводит часть тепла от тарелки к стержню. Впускные и выпускные клапаны с пружинами На тарелках клапанов сделаны специальные фаски, которые обеспечивают более плотное прилегание к отверстиям в головке блока цилиндров. Это место называется седлом. Кроме самих клапанов, в механизме предусмотрены дополнительные элементы, обеспечивающие его правильную работу:

• Пружины. Возвращают клапаны в исходное положение после нажатия.
• Маслосъемные колпачки. Представляют собой специальные уплотнители, которые не допускают попадания масла в камеру сгорания по стержню клапана.
• Направляющая втулка. Устанавливается в корпус ГБЦ и обеспечивает точное движение клапана.
• Сухари. С их помощью пружина крепится на стержне клапана.

Коромысло или рычаги. Простое коромысло представляет собой двуплечный рычаг, который совершает качательные движения. В различной компоновке коромысла могут работать по-разному. Коромысло

Видео:Система Multiair - принцип работы и НЕДОСТАТКИ (Гидравлическое управление клапана)Скачать

Принцип работы

Работу газораспределительного механизма сложно рассматривать отдельно, в отрыве от рабочего цикла двигателя. Ведь его основная задача – это вовремя открыть и закрыть клапана на определенный промежуток времени. Соответственно на такте впуска открываются впускные, а на такте выпуска – выпускные. То есть фактически механизм должен реализовывать рассчитанные фазы газораспределения.

Технически это происходит следующим образом:

1. Коленчатый вал передает крутящий момент посредством привода на распределительный.
2. Кулачок на распределительном валу нажимает на толкатель или коромысло.
3. Клапан перемещается внутрь камеры сгорания, открывая доступ свежему заряду или отработавшим газам.
4. После того как кулачок проходит активную фазу воздействия, клапан возвращается на место под действием пружины.

Стоит также отметить, что за полный рабочий цикл распредвал совершает 2 оборота, попеременно открывая клапана в каждом цилиндре, в зависимости от порядка их работы. То есть, например, при схеме работы 1-3-4-2 в один и тот же момент времени в первом цилиндре будут открыты впускные клапаны, а в четвертом выпускные. Во втором и третьем клапаны будут закрыты.

Видео:что будет если клапана зажаты.Скачать

Классификация или типы ГРМ

Двигатели могут иметь различную компоновку газораспределительного механизма. Рассмотрим следующую классификацию.

По расположению распределительного вала

Существуют два типа положения распредвала:

При нижнем расположении распредвал находится в блоке цилиндров рядом с коленчатым валом. Усилие от кулачков передается через толкатели на коромысла, при этом применяются специальные штанги. Они представляют собой длинные стержни и связывают толкатели внизу с коромыслами наверху. Нижнее расположение считается не самым удачным, но имеет и свои плюсы. В частности, более надежное соединение распредвала с коленвалом. Данный тип расположения на современных моторах не применяется.

Читайте также: Не закрывается клапаны опель

Нижнее расположение распредвала и устройство ГРМ

При верхнем положении распредвал находится в головке блока цилиндров (ГБЦ) непосредственно над клапанами. При таком положении могут быть реализованы различные варианты воздействия на клапаны: через толкатели, коромысла или рычаги. Такая конструкция более простая, надежная и компактная. Верхнее положение распредвала получило более широкое распространение.

По количеству распределительных валов

На рядных двигателях могут быть установлены один или два распределительных вала. Моторы с одним распредвалом имеют аббревиатуру SOHC (Single Overhead Camshaft), а с двумя – DOHC (Double Overhead Camshaft). Один вал отвечает за открытие впускных, а другой за открытие выпускных клапанов. В двигателях c V-образной компоновкой используются четыре распредвала, по два на каждый ряд цилиндров.

По количеству клапанов

От количества клапанов на один цилиндр будет зависеть форма распредвала и количество кулачков на нем. Клапанов может быть два, три, четыре или пять.

Самый простой вариант с двумя клапанами: один работает на впуск, другой на выпуск. В трехклапаном двигателе два работают на впуск и один на выпуск. При четырех клапанах: два на впуск и два на выпуск. Пять клапанов: три на впуск и два на выпуск. Чем больше клапанов на впуске, тем больше объем поступающей топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Повышается мощность и динамика двигателя. Сделать больше пяти не позволят размер камеры сгорания и форма распредвала. Наиболее часто встречается схема с четырьмя клапанами на цилиндр.

По типу привода

Различают три типа привода распределительного вала:

1. Шестеренчатый. Данный привод возможен только при нижнем положении распредвала в блоке цилиндров. Коленвал и распредвал имеют зубчатый привод через шестерни (звездочки). Главное преимущество такого привода – надежность. При верхнем положении распредвала в ГБЦ применяется цепной и ременный привод.
2. Цепной. Этот привод считается более надежным. Но использование цепи требует особых условий. Для гашения колебаний устанавливаются успокоители, а натяжение цепи регулируется натяжителями. В зависимости от количества валов могут применяться несколько цепей.

Ресурса цепи хватает в среднем на 150-200 тысяч километров пробега.

Главной проблемой цепного привода считается поломка натяжителей, успокоителей или разрыв самой цепи. При плохом натяжении цепь может перескакивать между зубьев в ходе работы, что приводит к нарушению фаз газораспределения. Ременный и цепной приводы ГРМ Автоматически регулировать натяжение цепи помогают гидронатяжители. Они представляют собой поршни, которые давят на так называемый башмак. Башмак прилегает непосредственно к цепи. Он представляет собой изогнутую дугой деталь со специальным покрытием. Внутри гидронатяжителя находится плунжер, пружина и рабочая полость для масла. Масло поступает в натяжитель и выталкивает цилиндр до нужного уровня. Клапан закрывает масляный канал, и поршень постоянно поддерживает нужное натяжение цепи. По похожему принципу работают гидрокомпенсаторы в ГРМ. Успокоитель цепи гасит остаточные колебания, которые не погасил башмак. Так достигается оптимальная и точная работа цепного привода.

Самые большие неприятности может принести разрыв цепи.

Распредвал прекращает вращение, а коленвал продолжает крутиться и двигать поршни. Днища поршней ударяются о тарелки клапанов, что приводит к их деформации. В самых тяжелых случаях может быть поврежден и блок цилиндров. Чтобы такого не произошло, иногда применяются двухрядные цепи. При обрыве одной другая продолжит работу. Водитель без последствий исправит ситуацию.
Ременный. Ременный привод не требует смазки, в отличие от цепного.

Ресурс ремня также ограничен и в среднем он равен 60-80 тысячам километров пробега.

Видео:Технический извращенец №2 - Чем отличаются нижнеклапанный и нижневальный двигатель?Скачать

Пламенное сердце машины, часть 2

Двигатель. Система газораспределения.
Текст: Артем ‘S1LvER’ Терехов В первой части статьи мы рассмотрели две основные схемы работы мотоциклетных двигателей: двухтактную и четырехтактную. Мы не будем рассматривать анатомию двигателя в деталях (для этого есть специализированные книги, в которых все очень подробно и грамотно расписано), а остановимся, на наш взгляд, на самом интересном и обсуждаемом в «гаражных спорах» моменте. А именно, на системе газораспределения. Просматривая технические характеристики байков, в графе «система газораспределения» вы наверняка натыкались на что-то вроде «4 клапана на цилиндр, DOHC», а то и вовсе на что-то запредельное в духе «десмодромный привод клапанов». Не волнуйтесь, сейчас мы все расставим на свои места и подвергнем сравнительному анализу. Для начала – немного общей теории о том, что вообще такое система газораспределения (далее СГ). Данная система представляет собой механизм своевременного распределения впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Ее задача – благодаря кропотливым расчетам инженеров обеспечить своевременное поступление топливо-воздушной смеси в камеру сгорания, и так же своевременно вывести выхлопные газы в выпускную систему. Инженерная простота двух тактов – достоинство или порок? В двухтактном двигателе роль СГ выполняет поршень, а также…выхлопная система, а точнее – резонатор. Система проста и достаточно очевидна: на поверхности цилиндра есть впускные и выпускные отверстия, называемые окнами. Причем горючая смесь сначала попадает в пространство под поршнем, а затем через продувочный канал направляется в камеру сгорания. Это связано с тем, что пространство под поршнем (которое называется кривошипной камерой) выполняет роль своеобразного насоса. Так как эта камера герметично закрыта сверху поршнем, то при его движении давление в ней изменяется (по мере движения поршня вверх объем камеры увеличивается, а давление, соответственно, становится ниже атмосферного, при движении поршня вниз – наоборот). Именно благодаря этому простому физическому «фокусу» смесь всасывается в кривошипную камеру из впускного тракта, и далее переходит в камеру сгорания. Затем происходит воспламенение смеси и выход отработавших газов в выпускную систему. Размеры и форма резонатора выхлопной системы рассчитаны таким образом, чтобы волны высокого давления, создающиеся при движении выхлопа «на выход», отражались от стенок резонатора и препятствовали выплескиванию несгоревшей смеси из пространства цилиндра. Посмотрите на схему – и все станет понятно. За годы совершенствования конструкции двухтактного двигателя было обнаружено, что фазы выпуска влияют на производительность двигателя в такой же значительной степени, что и фазы впуска. Фаза впуска определяется высотой выпускного окна в стенке цилиндра, то есть когда это окно открывается при перемещении поршня вверх и вниз. Из этого факта получается неутешительный вывод — нет такого расположения и размера окна, которое охватывало бы все режимы работы двигателя с максимальной эффективностью. Поэтому эти параметры рассчитывают, основываясь на предназначении мотоцикла. То есть, расположение и размеры выпускного окна спортбайка Suzuki RGV250 будут сильно отличаться от таковых какого-нибудь утилитарного скутера. Разные режимы работы, разные задачи – различные решения конфигурации фаз впуска и выпуска. Решение было найдено в системах, изменяющих геометрию впускных окон и регулирующих давление внутри цилиндра с помощью открытия/закрытия дополнительных резонаторных камер. У разных производителей эти системы называются по-разному: Yamaha PVS, Kawasaki IPS, Honda ATAC и так далее. Они отчасти решили поставленные перед ними задачи, однако своенравный характер, за который любят (или ненавидят? Кто как…) двухтактные двигатели, они перебороть не смогли. Может, это и к лучшему? Тем более, что у нас есть более покладистые четырехтактники, о системах газораспределения которых мы сейчас и поговорим. От простого к сложному Мы уяснили, что задачи, стоящие перед двигателем, достаточно просты – необходимо сжигать определенное количество топлива в конкретный момент времени, а затем удалять получившиеся отработавшие газы. На практике, реализация этих процессов представляет собой огромную проблему, надо которой непрестанно работают лучшие умы мотоинжиниринга. Четырехтактный двигатель устраняет множество недостатков, свойственных двухтактным моторам. Однако, как и любая вещь в этом совсем не идеальном мире, он приносит с собой собственные проблемы. Повышенная сложность означает удорожание производства, что закрепляет нишу недорогих скутеров и мотоциклов начального уровня за двухтактниками. Вдаваться в дебри не будем, и рассуждать о вытеснении 2Т четырехтактниками – тоже не будем, поскольку это тема для отдельной обширной статьи (сколько раз я уже говорил эту фразу?). В своей основе четырехтактный двигатель точно такой же, как и его 2Т-собрат. Главное отличие – множество дополнительных элементов, образующих клапанный механизм. Впускной клапан отвечает за наполнение цилиндра смесью, выпускной – за отвод отработанных газов. И если в 2Т двигателе четыре процесса (впуск, сжатие, воспламенение, выпуск) тесно переплетены, то в 4Т-движке границы между процессами более четкие. Рабочих тактов ровно в два раза меньше, чем в двухтактнике, но точное управление процессами впуска и выпуска позволяет обеспечить высокую эффективность двигателя. Основные элементы клапанного механизма: * Клапана. Во всех мотоциклетных двигателях применяются тарельчатые клапана, через которые смесь попадает в камеру сгорания, а продукты сгорания – выводятся из нее. Клапан самостоятельно закрывается и удерживается в закрытом положении сильной пружиной (иногда ставят двойные пружины). Пружины используются не в каждой схеме ГРМ – десмоприводе читайте ниже.
* Распредвал. Непосредственно или косвенно он используется для открытия и закрытия каждого клапана – в строго заданной точке четырехтактного цикла. Полный цикл занимает четыре хода поршня (то есть два полных оборота коленвала), каждый клапан нужно открыть один раз за цикл. Из-за этого частота вращения распредвала вдвое меньше частоты вращения коленвала. Это осуществляется с помощью шестеренчатого, цепного или ременного привода между этими валами. OHV, DOHC и другие страшные слова Все четырехтактники, устанавливаемые на мотоциклы, очень похожи. Они отличаются только расположением и приводом клапанов и распредвалов. Но именно эти различия определяют назначение и производительность двигателя. Давайте рассмотрим различные конфигурации газораспределительного механизма. * SV (side valve, боковое расположение клапанов). Литровый мотор Harley-Davidson с боковым расположением клапанов. Такие двигатели также называют flathead
Привод распредвала осуществляется шестеренчатой или цепной передачей, расположенной рядом с коленчатым валом. Клапана расположены в выступе камеры сгорания сбоку от цилиндра, а не в головке, как в других четырехтактных двигателях. Это самый дешевый и простой вариант исполнения 4Т-двигателя, и американские и британские производители широко использовали такую конструкцию в первой половине 20 века. Неудачная форма камеры сгорания (обусловленная расположением клапанов) ограничивает КПД двигателя. Аналогичный по прочим параметрам верхнеклапанный движок потребляет меньше топлива, развивая при этом большую мощность. Наиболее рациональным вариантом такого двигателя является большеобъемный одноцилиндровый «котел». Оснащенный массивными маховиками, он выдает большой крутящий момент на низких оборотах. Эти простые и эластичные двигатели были надежны и легко ремонтировались, однако в настоящее время они полностью вытеснены более совершенными конструкциями. * OHV (overhead valve, верхнее расположение клапанов). Это конструкция с верхним расположением клапанов и нижним – распредвалов и толкателей. В таком двигателе связь толкателя с клапаном осуществляется с помощью длинной штанги, проходящей через туннель в блоке и головке цилиндра. Камера сгорания в двигателе такого типа – сферической формы, которая считается идеальной по многим причинам (эффективный газообмен и более полное сгорание смеси). Такая конструкция хорошо зарекомендовала себя за прошедшие десятилетия, однако сегодня ее практически полностью вытеснили верхневальные конструкции. В настоящее время OHV используется в основном в моторах круизеров, где эффектный классический вид двигателя значит так же много, как и его рабочие параметры. Кроме того, в V-образных двухцилиндровых моторах с OHV используется один распредвал, что удешевляет и упрощает конструкцию. Большая часть двигателей H-D использует такую схему газораспределительного механизма. Японские производители больше почитают технологичное DOHC-исполнение. * SOHC (single overhead camshaft, один распредвал в головке цилиндра). Распредвал размещен в головке цилиндра между впускными и выпускными клапанами, привод обычно цепной. Штанги и толкатели отсутствуют за ненадобностью, что уменьшает количество деталей, двигающихся возвратно-поступательно. А главное – позволяет работать двигателю на таких частотах вращения, на которых нижнеклапанник разлетелся бы на части. * DOHC (double overhead camshaft, два распредвала в головке цилиндра). Эта схема избавлена от еще одной движущейся части – коромысел (хотя при этом пришлось вернуть толкатели, что впрочем, не так уж и страшно). В DOHC остались только самые необходимые детали газораспределительного механизма (ГРМ). Привод ГРМ, как правило, цепной. Хотя есть и примеры использования шестеренчатого (например, Honda VFR800 до 2002 года, после которого «гитару» шестерен заменили цепью) привода. Есть и те, кто последовали за тенденциями автопромышленности, где применяется шкив и зубчатый ремень (Honda GoldWing, Pan European, Moto Guzzi Daytona, ряд байков от Ducati). Ремни не растягиваются, как цепи, меньше шумят (впрочем, уникальный звук старого VFR во многом образован именно «шестеренчатой симфонией»), а шкивы не изнашиваются подобно звездочкам. Хотя замену ремня следует производить чаще, чем цепи. Применение DOHC допускает наибольшие рабочие обороты, поэтому такую схему применяют в высокопроизводительных байках, где мощность мотора – один из важнейших факторов. Однако с увеличением оборотов вылезают новые проблемы, главные из которых – это вибрация и «зависание» клапанов, когда клапанные пружины в силу инерции не успевают закрывать клапан. В лучшем случае это приводит к снижению мощности, в худшем – к свиданию клапана с поршнем, когда тот движется к верхней точке. В результате – вмятины на поверхности поршня и погнутые клапана. Достаточно серьезный повод для визита в мастерскую, как считаете? * Десмодромный привод клапанов. Этот привод отличается от остальных радикальным отказом от использования клапанных пружин. Их роль выполняют дополнительные коромысла, управляемые отдельным распредвалом. Эти коромысла принудительно закрывают клапана точно так же, как и открывают их. На более поздних версиях системы используется один распредвал со всеми необходимыми кулачками. Клапан открывается за счет воздействия открывающего коромысла на стержень. По мере того, как кулачок проходит точку максимального подъема клапана, и коромысло начинает освобождать клапан, закрывающее коромысло заставляет клапан закрыться. В десмоприводе все детали изготавливаются с прецизионной точностью, сравнимой с точностью изготовления деталей для космических кораблей. Он очень дорог в производстве и непрост в обслуживании (по причине необходимости соблюдения все той же филигранной точности). Однако десмо начисто отрезает все проблемы, связанные с вибрацией и зависанием клапанов. Теоретически, он избавляет двигатель от «красной зоны», однако в этом случае скорость вращения коленвала ограничивается уже из других соображений, не связанных с ГРМ. Десмодромник использует только компания Ducati, многим спортивным достижениям «красные» обязаны своему уникальному приводу. Недоброжелатели говорят, что «десмо-Дуки» звучат как старые советские будильники, или ведра с гайками. Однако для многих звук работающего двигателя Ducati – самый сладкий звук на свете, а спортивные свершения маленькой итальянской фирмы из Болоньи просто глупо оспаривать. Даже самая объемная статья не может вместить в себе все технические нюансы устройства ГРМ, не говоря уже обо всем двигателе. Однако основные понятия мы осветили. Теперь вы, уважаемые читатели, достаточно подкованы в «клапанных вопросах», чтобы на равных беседовать с фанатичными техноманьяками, которые скрываются в каждой мотомастерской и каждом втором гараже. Тем не менее, ГРМ – это лишь верхушка пульсирующего организма под названием «двигатель». Тема следующей статьи – как инженеры выбирают конфигурацию двигателя (иначе называемую рядностью), и какие достоинства и недостатки скрываются за каждой схемой. Оставайтесь с нами, будет интересно! Источник

🎥 Видео

Газораспределительный механизм устройство и основные неисправностиСкачать

Автомобильные системы Принцип работы ГРМСкачать

Фазы на распредвалах, какое перекрытие выставить? Что такое "фаза распредвала"?Скачать

нарезка цековок в поршняхСкачать

Регулировка клапанов - КАК узнайть КАКОЙ ЗАЗОР? ПОДЖАТЫЕ КЛАПАНА и т.д.Скачать

Основы ремонта двигателя: ГБЦ часть 1 (зазор клапан-направляющая)Скачать

ЭТО увеличит РЕСУРС вашего ДВИГАТЕЛЯ. Правда, о которой молчат...Скачать

Причины ПРОГОРАНИЯ клапанов двигателя. Признаки когда прогорел клапанСкачать

Чем отличаются нижневальный в верхневальный двигатель. Немного историиСкачать

Трогаем рукой, нижнее расположение распредвала. Безопасные клапанаСкачать

Почему гнет клапана двигателя, на каких двигателях гнет клапанаСкачать

Принцип работы двигателя. 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3DСкачать

Двигатель с кулачками в блокеСкачать

Что будет если клапана не притирать?Скачать

Теория ДВС: Как притереть клапана (Ремонт ГБЦ)Скачать