Справочник автолюбителя - Владимир Ярошенко

Между шестерней 1 распределительного вала и передней опорной шейкой установлены распорное кольцо 3 и упорный фланец 2, который привертывается болтами к блоку цилиндров и удерживает вал от осевых перемещений.

Распределительный вал получает вращение от коленчатого вала. В четырехтактных двигателях рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала. За этот период впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра должны открываться один раз, а следовательно, распределительный вал должен повернуться на один оборот. Таким образом, распределительный вал должен вращаться в два раза медленнее коленчатого вала. Поэтому шестерня 1 распределительного вала имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня на переднем конце коленчатого вала. Зубья у шестерен косые.

Распределительные шестерни некоторых двигателей расположены на заднем торце блока цилиндров.

Распределительные шестерни входят в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов. Это достигается совмещением меток на зубе одной шестерни и впадине между зубьями другой шестерни.

В высокооборотных двигателях распределительный вал 7 (рис. 3.2.10, а) расположен над головкой цилиндров и его кулачки действуют на рычаги 8. Рычаг 8, поворачиваясь на сферической головке регулировочного болта 11, другим концом нажимает на стержень клапана и открывает его. Регулировочный болт ввернут во втулку 10 головки цилиндров, и крепится контргайкой. Закрывается клапан двумя пружинами. Вращение от коленчатого вала 1 к распределительному валу 7 передается втулочно-роликовой цепью 3. Этой же цепью вращается ведомая звездочка 13 привода масляного насоса и прерывателя-распределителя зажигания. Для уменьшения колебаний цепи служит успокоитель 12, закрепленный на торце двигателя. Для натяжения цепи предусмотрено натяжное устройство 5 с башмаком 4.

Рис. 3.2.10. Газораспределительный механизм с верхним расположением распределительного вала («Жигули»):

а — привод цепью; б — привод зубчатым ремнем; 1 — коленчатый вал,

2 — ведущая звездочка, 3 — цепь, 4 — башмак натяжного устройства, 5 – натяжное устройство, 6 — ведомая звездочка, 7 – распределительный вал, 8 — рычаг привода клапана, 9 – клапаны, 10 – втулка регулировочного болта, 11 — регулировочный болт, 12 — успокоитель цепи, 13 — звездочка привода масляного насоса и прерывателя-распределителя, 14–17 — зубчатые шкивы, 15 — зубчатый ремень

При верхнем расположении распределительного вала нет толкателей и штанг, упрощается отливка блока цилиндров, снижается шум при работе. На двигателях ВАЗ-2105 цепь заменена зубчатым ремнем 15 (рис. 3.2.10, б). Иностранные производители применяют оба варианта.

3.2.6. Толкатель, штанга, коромысло и клапан

Толкатели предназначены для передачи усилий от кулачков распределительного вала к штангам. Изготовляют их из стали или чугуна. Они бывают грибовидными, цилиндрическими или роликовыми.

Цилиндрические толкатели имеют сферические углубления для установки штанг. Перемещаются они в направляющих, выполненных в блоке цилиндров. Стальные толкатели имеют наплавленную чугунную пятку, соприкасающуюся с кулачком.

Штанги (рис. 3.2.9) передают усилие от толкателей к коромыслам. Их изготовляют полыми из стали или дюралюминия со стальными сферообразными наконечниками. Последними штанга упирается с одной стороны в толкатель, с другой – в сферическую поверхность регулировочного винта 15, ввернутого в коромысло 14.

Коромысло передает усилие от штанги к клапану. Изготовляют коромысла из стали или чугуна. Плечи коромысла обычно неодинаковы – плечо со стороны клапана длиннее. Этим уменьшается высота подъема толкателя и штанги.

Коромысла устанавливают на общую ось 13, укрепленную на головке цилиндров с помощью стоек 16. Ось коромысла полая, коромысла качаются на бронзовых втулках.

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Диаметр головки впускного клапана делают больше, чем выпускного. Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали; выпускные клапаны (или их головки) – из жаростойкой стали. Вставные седла клапанов, запрессовываемые в головку или блок цилиндров, изготовляют из жаростойкого чугуна. На рабочую поверхность головки выпускных клапанов двигателя иногда наплавляют жаростойкий сплав, а стержень клапана выполняют полым.

Для лучшего охлаждения внутреннюю полость выпускных клапанов заполняют металлическим натрием, который имеет высокую теплопроводность и температуру плавления 371 К (98 °C). При движении клапана расплавленный натрий, перемещаясь внутри стержня, переносит тепло от головки к стержню, которое затем передается направляющей втулке.

Рабочая поверхность клапана (фаска) обычно имеет угол 45°, однако у впускных клапанов некоторых двигателей этот угол равен 30°. Фаску головки клапана тщательно обрабатывают и притирают к седлу.

Клапан прижимается к седлу одной или двумя пружинами. При двух пружинах направление их витков должно быть различным, чтобы при поломке одной из них ее витки не могли попасть между витками другой.

Выпускные клапаны многих двигателей при работе принудительно поворачиваются, что предотвращает их заедание и обгорание.

Для обеспечения плотного закрытия клапана между его стержнем и носком коромысла (верхнее расположение клапанов) или толкателем (нижнее расположение клапанов) должен быть зазор.

При малом зазоре и нагреве двигателя могут произойти неплотная посадка клапана на седло, утечка газов и обгорание рабочей поверхности головки клапана, при увеличенном зазоре – неполное открытие клапанов, ухудшение наполнения и очистки цилиндров, повышение ударной нагрузки на сопряженные детали клапанного механизма, приводящие к их ускоренному износу.

3.2.7. Фазы газораспределения

Под фазами газораспределения понимают моменты начала открытия и конца закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек. Фазы подбирают опытным путем в зависимости от быстроходности двигателя и конструкции его впускной и выпускной систем. Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов выпускной клапан начинает открываться до достижения поршнем н. м. т., а закрывается после в. м. т. С целью лучшего наполнения цилиндров впускной клапан начинает открываться до достижения поршнем в. м. т., а закрывается после прохождения н. м. т.

Правильность установки газораспределительного механизма определяется зацеплением распределительных шестерен в соответствии с имеющимися на них метками. Постоянство фаз газораспределения сохраняется при соблюдении температурного зазора между стержнем клапана и носком коромысла. При увеличении зазора продолжительность открытия клапана уменьшается, а при уменьшении зазора – увеличивается.

Последовательность чередования одноименных тактов в различных цилиндрах называют порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы зависит от расположения цилиндров, расположения шеек коленчатого и кулачков распределительного валов.

У четырехтактного четырехцилиндрового рядного двигателя такты чередуются через 180° и порядок работы может быть 1–3—4—2 (ВАЗ-2106) или 1-2-4-3 (ГАЗ-24).

При порядке работы цилиндров 1–2—4—3 рабочий ход в первом цилиндре происходит за первый полуоборот коленчатого вала, во втором – за второй полуоборот, в четвертом – за третий полуоборот, в третьем – за четвертый полуоборот коленчатого вала.

3.2.8. Система охлаждения

Температура газов в камере сгорания в момент воспламенения смеси превышает 2500 °C. Такая температура при отсутствии искусственного охлаждения привела бы к сильному нагреву деталей двигателя и их разрушению. Поэтому необходимо воздушное или жидкостное охлаждение двигателя.

При воздушном охлаждении не требуются радиатор, водяной насос и трубопроводы, отпадает опасность «размораживания» двигателя зимой при заправке системы охлаждения водой. Поэтому, несмотря на повышенную затрату мощности на приведение в действие вентилятора и затрудненный пуск при низкой температуре, воздушное охлаждение применяют на ряде отечественных и зарубежных автомобилей. Однако подавляющее число автомобилей оснащены жидкостной системой охлаждения.

Жидкостная система охлаждения заполняется водой или антифризом (смесью воды с этиленгликолем), не замерзающим при температуре до 233 К (—40 °C).