Устройство и принцип работы двухтактного поршневого двигателя

Каждый клапан состоит из головки 2 и стержня 3. Головка имеет конусную поверхность (фаску), которой клапан при закрытии плотно прилегает к седлу из специального чугуна, установленному в головке блока цилиндров и имеющему также конусную поверхность. 

Стержень клапана  перемещается в чугунной направляющей втулке 4, запрессованной и фиксируемой  стопорным кольцом 23 в головке  блока цилиндров, обеспечивающей точную посадку клапана. На втулку надевается маслоотражательный колпачок 5 из маслостойкой резины. Клапан имеет две цилиндрические пружины: наружную 8 и внутреннюю 7. Пружины крепятся на стержне клапана с помощью шайб 6, тарелки 9 и разрезного сухаря 10. Клапан приводится в действие от кулачка распределительного вала стальным кованным рычагом 11, который опирается одним концом на регулировочный болт 18, а другим – на стержень клапана. Регулировочный болт имеет сферическую головку. Он ввертывается в резьбовую втулку 20, закрепленную в головке блока цилиндров и застопоренную пластиной 21, и фиксируется гайкой 19. Регулировочным болтом устанавливается необходимый зазор между кулачком распределительного вала и рычагом привода клапана, равный 0,15 мм на холодном двигателе и 0,2 мм на горячем двигателе (прогретом до 75…85 °C). Пружина 17 создает постоянный контакт между концом рычага привода и стержнем клапана.

Принцип работы 

Газораспределительный механизм (ГРМ) работает следующим образом. При вращении распределительного вала его кулачки в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя поочередно набегают на рычаги 11. Рычаги, поворачиваясь одним концом на сферических головках регулировочных болтов 18, другим концом воздействуют на стержни клапанов, преодолевают сопротивление пружин 7, 8 и открывают клапаны. При дальнейшем повороте распределительного вала кулачки сходят с рычагов, которые возвращаются в исходное положение под действием пружин 17, а клапаны закрываются под действием пружин 7 и 8. 

При работе двигателя  распределительный вал вращается  в два раза медленнее, чем коленчатый вал. Это связано с тем, что  за период рабочего цикла двигателя, протекающего за два оборота коленчатого  вала, впускной и выпускной клапаны  каждого цилиндра должны открываться по одному разу. 

Нормальная работа газораспределительного механизма (ГРМ) во многом зависит от теплового зазора между кулачками распределительного вала и рычагами привода клапанов. Этот зазор обеспечивает плотное  закрытие клапанов при их удлинении в результате нагрева во время работы. При недостаточном тепловом зазоре или его отсутствии происходит неполное закрытие клапанов, что приводит к утечке газов, быстрому обгоранию фасок головок клапанов и снижению мощности двигателя.

Привод распределительного вала 

Особенностью  привода распределительного вала (рисунок 3) является применение ременной передачи. Привод распределительного вала осуществляется через установленный на нем зубчатый шкив 4 ремнем 5 от зубчатого шкива 1 коленчатого вала. С помощью этого ремня также вращается зубчатый шкив 8 вала привода масляного насоса.

Рисунок 2 – Ременный привод распределительного вала 

1, 4, 8 – шкивы; 2 – болты; 3 – ролик; 5 – ремень; 6 – кронштейн; 7 – пружина 

Ремень –  зубчатый, изготовлен из резины, армированной стекловолокном. Зубья ремня имеют трапециевидную форму. Ремень натягивается с помощью натяжного ролика 3, закрепленного на кронштейне 6. Натяжение ремня регулируют пружиной 7 на неработающем двигателе при ослабленных болтах 2 крепления кронштейна натяжного ролика. Привод распределительного вала работает без смазки и снаружи закрыт тремя пластмассовыми крышками. 

Газораспределительный механизм двигателя, представленный на рисунке 4, состоит из распределительного вала 2 с двумя корпусами 1 подшипников, привода распределительного вала, толкателей 4, регулировочных шайб 3, направляющих втулок 6, клапанов 7, пружин 5 клапанов с деталями крепления.

Рисунок 3 – Газораспределительный  механизм (а) с верхним расположением  распределительного вала и его привод (б): 

1 – корпус; 2 – распределительный вал; 3 –  шайба; 4 – толкатель; 5 – пружина; 6 – втулка; 7 – клапан; 8, 9, 11 –  шкивы; 10 – ролик; 12 – ремень; 13 –  ось 

Распределительный вал чугунный, литой, пятиопорный. В  задней части вала 2 находится эксцентрик для привода топливного насоса. Корпуса 1 подшипников распределительного вала отлиты из алюминиевого сплава. В них находятся верхние половины опор под шейки распределительного вала: две в переднем корпусе и три в заднем. Толкатели 4 клапанов – стальные, цилиндрические, передают усилия от кулачков распределительного вала на клапаны. В верхней части толкателей имеется гнездо для установки регулировочной шайбы. Регулировочные шайбы 3 – плоские, стальные, толщиной 3,00…4,25 мм с интервалом через каждые 0,05 мм. Подбором толщины этих шайб регулируется тепловой зазор между шайбой и кулачком распределительного вала. Клапаны 7 (впускной, выпускной) отличаются по конструкции и изготовлены из разных сталей. Впускной клапан имеет головку большего диаметра, чем выпускной. Он выполнен из хромоникельмолибденовой стали. Выпускной клапан – составной, сварен из двух частей. Головка клапана изготавливается из жаропрочной хромоникельмарганцовистой стали, а стержень – из хромоникельмолибденовой стали. Направляющие втулки 6 клапанов – чугунные, запрессовываются и фиксируются стопорными кольцами в головке блока цилиндров. 

Пружины 5 (наружная, внутренняя) прижимают клапан к седлу  и не дают ему отрываться от толкателя. Они также исключают возникновение  резонансных колебаний деталей. 

Привод распределительного вала производится через установленный  на нем зубчатый шкив 11 ремнем 12 от зубчатого  шкива 8 коленчатого вала. Этим же ремнем вращается зубчатый шкив 9 насоса охлаждающей  жидкости. Ремень – зубчатый, резиновый, армирован стекловолокном. Зубья ремня имеют полукруглую форму. Ремень натягивается роликом 10, который вращается на эксцентриковой оси 13, установленной на шпильке, закрепленной в головке блока цилиндров. При повороте эксцентриковой оси относительно шпильки изменяется натяжение ремня. Привод распределительного вала работает без смазочного материала. Он закрыт двумя крышками – передней пластмассовой и задней стальной. 

При вращении распределительного вала его кулачок набегает на шайбу 3 и толкатель 4. Толкатель действует на стержень клапана 7, преодолевает сопротивление пружин 5 и открывает клапан. При дальнейшем повороте кулачок сходит с толкателя, который возвращается в исходное положение под действием пружин 5, закрывающих клапан.

                                                головка блока цилиндров

Головка блока  отливается либо из легированного чугуна, либо из алюминиевого сплава. После  процесса литья, головка блока цилиндров  подвергается искусственному старению по определенной технологии, для снятия остаточного напряжения. Для однорядного двигателя предусмотрена общая ГБЦ. Для V-образных двигателей ГБЦ отдельная для каждого ряда цилиндров. Конструктивно нижняя плоскость ГБЦ выполняется чуть шире, для более надежного уплотнения с блоком цилиндров. Помимо этого, для уплотнения места соединения ГБЦ и блока применяются прокладки головки блока цилиндров. 

Монтаж и крепление  ГБЦ с блоком происходит посредством  направляющих шпилек и болтов крепления  головки. Крепление ГБЦ – процедура  ответственная и выполняется, применительно к каждой модели двигателей в соответствии с мануалом от производителя. Болты крепления головки блока цилиндров имеют свою последовательность затяжки и прилагаемую силу затяжки. Затяжка болтов ГБЦ производится только при помощи динамометрического ключа. Здесь не нужна сила, здесь нужна технология. 

ГБЦ с нижним расположением клапанов имеет более  простую конструкцию, в сравнении  с ГБЦ двигателя с верхним  расположением клапанов.

Задачи и устройство головки блока цилиндров 

Перечисление  основных узлов и систем ГБЦ, сразу же помогает понять, какие основные задачи возлагаются на головку блока в процессе эксплуатации. 

Крышка головки  блока цилиндров выполняет защитную функцию. Кроме того, в ней размещена  маслозаливная горловина для  моторного масла. Уплотнение при креплении крышки к ГБЦ осуществляется при помощи резиновой прокладки многоразового использования.

Прокладка головки  блока цилиндров обеспечивает уплотнение в месте прилегания ГБЦ к блоку  цилиндров. Эта прокладка одноразового использования. Поэтому замена прокладки ГБЦ осуществляется всегда, при ремонте или обслуживании. На прокладке экономить не стоит. Дороже обойдётся.

Полость для  размещения натяжителя цепи и привода  распредвала находится в передней части ГБЦ.

Резьбовые отверстия  для свечей зажигания или форсунок предусмотрены в корпусе головки.

Камеры сгорания

Место для газораспределительного механизма (ГРМ).

В верхней части  ГБЦ предусмотрены места для: втулок клапанов, опорных шайб клапанных  пружин и корпусов подшипников распредвала.

Кроме того, в  корпусе предусмотрены отверстия для крепления впускного и выпускного коллекторов. 

При изготовлении ГБЦ в нее монтируются направляющие втулки клапанов и сёдла. Технология их монтажа заключается в том, что холодные детали вставляют в  нагретый корпус головки. Таким образом, после уравнивания температур, достигается большее натяжение в соединении деталей.

Обслуживание  и ремонт головки блока цилиндров 

Во время эксплуатации двигателя основная задача водителя – систематически следить за тем, чтобы в месте соединения ГБЦ и блока не образовывались подтёки масла или охлаждающей жидкости. Второе важное условие нормальной эксплуатации – не допускать перегревов двигателя, иначе головку блока может повести. Ремонт ГБЦ может проводиться как без ее снятия, например, для замены маслосъёмных колпачков или регулировки клапанов. Так и со снятием головки блока для более масштабных ремонтных работ: притирка клапанов,  замена направляющих втулок, удаление нагара и т.д. 

Все ремонтные  работы, снятие и установка головки  блока цилиндров должны выполняться не по аналогии или памяти, а в строгом соответствии с требованиями производителя относительно данного типа двигателя. Успехов вам в изучении устройства головки блока цилиндров.

                                   Система смазки с сухим картером

Система смазки с сухим картером. Двигатели некоторых  автомобилей и других транспортных машин, предназначенных для работы в условиях пересеченной местности, оборудуют системой смазки с сухим  картером. В таких системах масло  из поддона постоянно откачивается одним или двумя насосами в бак-отстойник, а оттуда подается в систему смазки отдельным насосом. Это устраняет возможность вытекания масла из картера, особенно через сальники коленчатого вала при резких наклонах автомобиля. Схема системы смазки с сухим картером показана на рис. 1, б.

 
 

Рис. 1 - Принципиальные схемы систем смазки автомобильных  двигателей: 

а) четырехтактного  карбюраторного и дизеля; б) система  смазки с «сухим» картером: в) двухтактного карбюраторного с кривошипно-камерной продувкой 

Масло, вытекающее из зазоров между трущимися поверхностями, собирается в наиболее глубокой части  поддона 21, откуда откачивается насосами 33 в изолированный от поддона  масляный бак 30. Производительность откачивающих (одного или двух) масляных насосов  всегда превышает производительность нагнетающего насоса 32, подающего масло в систему смазки. Вызывается это тем, что в масляный бак вместе с маслом попадает большое количество воздуха и картерных газов. Для удаления последних из бака в нем предусматривают сапун 31 или вентиляционную трубку. Масло, поступающее в двигатель, прокачивается через фильтр 34. 

 

                                   

                                      Список используемой литературы

В.Н.Белокуров, О.В.Гладков, А.А.Захаров, А.С.Мелик-Саркисьянц /избранные главы/ 

 «Автомобиль.Основы  конструкции».Учебник.2-е изд.- 1.Вишняков  Н.Н.,Вахламов В.К.,Нарбут А.Н.,Шлиппе  И.С.,Островцев А.Н. М.:Машиностроение,1986.

.Осепчугов  В.В.,Фрумкин А.К.Автомобиль (Анализ  конструкции и элементы расчета):Учебник.-М.:Машиностроение,1989.

Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г