Описание конструктивного узла , требования, предъявляемые к нему и тенденции его развития, расчет ГРМ двигателя

Рисунок 7. – Двухрядное расположение двух клапанов на один цилиндр

Все большее распространение получают конструкции механизма газораспределения с тремя (рисунок 8) и четырьмя клапанами на один цилиндр (рисунок 9).

Рисунок 8. – Варианты расположения трех цилиндров на один клапан

С одной стороны, переход от двух- к трех- и четырех клапанным вариантам и усложняет механизм газораспределения и конструкцию головки цилиндров, с другой стороны это позволяет:

- увеличить площади проходных сечений клапанов при уменьшении их размеров;

- с уменьшением диаметра головки клапана увеличить ее жесткость и улучшить охлаждение.

- снизить инерционные нагрузки на детали механизма газораспределения;

- снизить расход топлива примерно на 9 г/(кВтч). Трех клапанные механизмы с одним выпускным клапаном большого диаметра и двумя впускными (рисунок 8, а) или с одним впускным большого диаметра и двумя выпускными (рисунок 8, б). При установке четырех клапанов на один цилиндр (рисунок 9) одноименные клапаны могут располагаться вдоль продольной оси блока (рисунок 9, а) или в двух рядах (рисунок 9, б).

Рисунок 9. – Варианты расположения четырех цилиндров на один клапан

При двухрядном расположении стержень выпускного клапана, расположенного со стороны выпускного патрубка, подвергается интенсивному нагреву. С этим связано более широкое распространение конструкций с расположением одноименных клапанов в различных рядах.

При выборе схемы привода клапанов стремятся максимально снизить массы движущихся элементов механизма газораспределения и увеличить его общую жесткость.

В зависимости от расположения распределительного вала ГРМ подразделяют на механизмы с нижним или средним и верхним расположением распределительных валов. В зависимости от расположения клапанов относительно цилиндра различают нижнеклапанные, верхнеклапанные и смешанные механизмы газораспределения. Индивидуальные особенности клапанных механизмов тесно связаны с выбором формы для камеры сгорания (КС) двигателя.

Нижнеклапанное газораспределение самое простое и характеризуется тем, что впускные и выпускные клапаны расположены сбоку цилиндра, поэтому эти механизмы называют также механизмами с боковым расположением клапанов. Основными элементами его являются: клапан, клапанная пружина, толкатель, регулировочный болт и распределительный вал с кулачками (по числу клапанов), называемый поэтому также кулачковым. Нижнеклапанному газораспределению присущи простота и жесткость конструкции, но возможности повышения степени сжатия двигателя ограничены вследствие наступающего при этом дросселировании потока на входе в цилиндр. Камеры сгорания нижнеклапанных двигателей, размещаемые в головке цилиндров, известны как Г-образные, имеют относительно большие поверхности охлаждения, через которые непроизводительно теряется часть теплоты, выделяющейся при сгорании топлива, что ухудшает экономичность двигателя. К тому же в Г-образных камерах сравнительно легко возникают условия для разрушительного детонационнoгo сгорания смеси, поэтому в современных двигателях нижнеклапанные механизмы практически не применяют (ранее, применялись в ЗМЗ-52).

Верхнеклапанное газораспределение размещают одновременно в блоке и в головке цилиндров. Клапаны расположены (подвешены) при этом над цилиндром, вследствие чего такие механизмы называют иногда механизмами с подвесными клапанами. Принцип их работы не отличается от рассмотренных выше нижнеклапанных, но они более сложны, так как имеют ряд дополнительных деталей: коромысло шарнирно посаженное на ось, закрепленную в стойках (кронштейнах), и толкающую штангу, передающую усилия от толкателя.