Сейчас в поршневых ДВС используется только один тип клапанов – тарельчатый. На заре автомобилестроения они соперничали с золотниковыми и поворотными клапанами, однако еще до Второй мировой тарельчатые клапаны победили окончательно. Глобально их конструкция не меняется десятилетиями.
Клапан состоит из штока (стержня) и тарелки. Тарелка закрывает канал (впускной или выпускной, соответственно), а шток уходит наверх в головку блока. Место на стенке головки блока цилиндров в самом конце канала, с которым в закрытом виде соприкасается тарелка клапана – это седло клапана. Седло – это отдельная деталь в виде кольца, которая запрессована в головку блока и которую можно поменять в случае износа.
Поверхность самого клапана, соприкасающаяся с седлом – это фаска. Фаска и седло должны прилегать друг к другу максимально плотно, для чего при замене клапанов выполняют притирку .
Штоки клапанов двигаются вверх-вниз по направляющим втулкам, запрессованным в головку блока. Сверху на клапанах есть кольцевая прорезь – она с помощью сухарного соединения помогает прикрепить клапан к тарелке клапанной пружины. Тарелку клапанной пружины не стоит путать с тарелкой самого клапана – эти детали похожи только формой и названием.
Пружина (или несколько пружин) удерживают клапан в закрытом положении, а открывает клапаны вращающийся распределительный вал, нажимая своими кулачками на тарелки пружин. Нажимает либо напрямую, либо через один из видов клапанного привода.
Конструкция привода клапанов (кулачков распредвала, пружин и т.п. – конечный список зависит от типа привода) сделана так, чтобы клапан в движении немного прокручивался вокруг своей оси. Сделано это для самоочищения тарелки клапана от нагара о седло.
У каждого клапана в двигателе есть сальник, который также именуют маслосъемным колпачком – деталь из эластичного материала, которую насаживают на направляющую втулку клапана со стороны головки блока. Сальник плотно прилегает к штоку клапана и снимает с него моторное масло, которое в виде масляного тумана циркулирует внутри головки. Тем самым он с одной стороны препятствует попаданию масла в цилиндры, а с другой стороны – не дает отработавшим газам и топливовоздушной смеси проникать внутрь головки блока.
knowcar.ru
2. ГРМ с верхним расположением клапанов
При нижнем расположении клапаны устанавливают в блоке цилиндров, а при верхнем — в головке цилиндров.
Современные двигатели обычно имеют газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов, так как в этом случае камера сгорания получается компактной, улучшается наполнение цилиндров, упрощается регулировка клапанов и значительно уменьшаются потери теплоты с охлаждающей жидкостью (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, КамАЗ-5320, ГАЗ-3110 «Волга», ВАЗ-2108 «Спутник»).
расположением клапанов:
1 — седло; 2 — стержень клапана; 3 — направляющая втулка; 4 — стопорное кольцо; 5 — головка цилиндров; 6 — пружина; 7 — уплотнительный колпачок; 8 — тарелка; 9 — втулка; 10 — сухарики; 11 — коромысло; 12 — ось; 13 — контргайка; 14 — регулировочный винт; 15 — штанга; 16 — толкатель; 17 — кулачок.
Распределительные валы при верхнем расположении клапанов могут быть установлены в блоке цилиндров — нижнее расположение (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410, -4331, КамАЗ-5320) или на головке блока — верхнее расположение (однорядные двигатели автомобилей ВАЗ, «Москвич» и др.).
При верхнем расположении распределительного вала (рис. 4) отсутствуют толкатели и штанги, вследствие чего уменьшаются масса и инерционные силы клапанного механизма, что дает возможность увеличить частоту вращения коленчатого вала и уменьшить уровень шума при работе двигателя.
Рисунок 4 - Газораспределительные механизмы двигателей с верхним расположением распределительных валов автомобилей:
а — ВАЗ-2105, -2107 «Жигули»; б — «Москвич-21412»; в — ВАЗ-2108 «Спутник», ВАЗ-2109; г — ГАЗ-3110 «Волга»; 1 — клапан; 2 — головка цилиндров; 3 — рычаги; 4 — кулачки; 5 — болт; 6 — контргайка; 7 — шпилечная пружина; 8, — сферический наконечник; 9 — коромысла; 10 — корпус распределительного вала; 11 — регулировочные шайбы; 12 — маслоотражательный колпачок; 13 — направляющая втулка; 14 — седло клапана; 15 — толкатель; 16— гидротолкатель; 17 — распределительный вал; 18 — выпускной клапан с гидротолкателем; 19 — двойная пружина; h — тепловой зазор.
К конструктивным особенностям ГРМ форсированных двигателей можно отнеси: верхнее расположение клапанов и распределительного вала; ременный привод распределительного вала; отсутствие толкателей, штанг и коромысел; наличие гидрокомпенсаторов и четырех клапанов на один цилиндр.
zelentsovsa.ru
Даже если бы на всех двигателях внутреннего сгорания был всегда один распределительный вал, и он всегда был бы установлен на одно и то же место, конструкторы двигателей в зависимости от технологий, применяемых на производстве, доступных материалов или обеспечения расчётных технических характеристик и снижения себестоимости двигателя могли бы придумать множество разнообразных конструкций привода распределительного вала. Но на одном автомобильном двигателе может быть установлено от одного до четырёх распределительных валов, а вал может быть установлен и в блоке цилиндров двигателя и в головке блока цилиндров. В V-образном двигателе может быть установлено четыре распределительных вала по два в двух разных головках блока цилиндров, а может быть установлен и один распределительный вал в развале блока цилиндров. Двигатель может иметь различные формы камеры сгорания и соответственно различное расположение клапанов. Поэтому количество практических конструкций схем газораспределительного механизма безгранично, их не только невозможно описать в пределах одной статьи, но и даже просто перечислить.
Какую компоновочную схему применить конструктор принимает на основании осмысления очень многих параметров – себестоимость производства и технические возможности предприятия, возможности унификации с ранее выпускавшимися моделями двигателя и предполагаемая форма камеры сгорания.
Далее будут рассмотрены наиболее часто встречающиеся компоновочные схемы газораспределительного механизма, остальные схемы, чаще всего просто вариации или комбинации этих конструкций.
Немного истории
Историческое развитие различных схем компоновки газораспределительного механизма
1. Нижнее расположение распределительного вала, выпускной клапан с механическим приводом в блоке цилиндров, автоматический впускной клапан, расположенный в головке блока цилиндров.
2. Нижнее расположение распределительного вала с нижним расположением клапанов. Клапаны расположены с обеих сторон цилиндра.
3. Нижнее расположение распределительного вала с нижним расположением клапанов вдоль одной стороны блока цилиндров.
4. Нижнее расположение распределительного вала. С верхним расположение впускного клапана и нижним расположением выпускного клапана
5. Нижнее расположение распределительного вала с верхним расположением клапанов
6. Верхнее расположение одного распределительного вала с верхним рядным расположением клапанов и толкателями
7. Верхнее расположение одного распределительного вала с верхним рядным расположением клапанов.
8. Верхнее расположение одного распределительного вала с верхним двухрядным расположением клапанов
9. Верхнее расположение двух распределительных валов
Нижнее расположение распределительного вала
1 – Нижнее расположение распределительного вала, выпускной клапан с механическим приводом в блоке цилиндров, автоматический впускной клапан, расположенный в головке блока цилиндров.
Самые первые четырёхтактные двигатели внутреннего сгорания, работающие по циклу Отто, имели выпускной клапан с механическим приводом, расположенный в нижней части цилиндра и верхний впускной автоматический клапан. Впускной автоматический клапан механического привода не имел и открывался только под воздействием разности давлений с обеих сторон клапана. При перемещении поршня вниз в надпоршневом пространстве образовывалось разрежение, то есть давление ниже атмосферного. Под воздействием давления атмосферы наружный воздух, преодолевая усилие пружины клапана, открывал клапан и поступал в цилиндр двигателя. Такую конструкцию имел и первый двигатель Отто и первые практические автомобильные двигатели немецких инженеров К. Бенца и Г. Даймлера. Выпускной клапан двигателя имел механический привод. Распределительный вал, толкатель клапана и сам выпускной клапан были расположены в нижней части цилиндра. Такие конструкции были широко распространены в конце 19 и самом начале 20 века. Двигатели эти были очень тихоходными максимальные обороты этих двигателей лежали в диапазоне 300 – 600 об/мин.
Поскольку впускной клапан двигателя не управлялся, точно установить момент открытия клапана было невозможно, и, соответственно, невозможно было увеличить максимальные обороты двигателя, подобные двигатели прекратили выпускать уже к 1905 году.
2 – Нижнее расположение распределительного вала с нижним расположением клапанов. Клапаны расположены с обеих сторон цилиндра.
Через некоторое время механический привод получил и впускной клапана, Что сразу позволило поднять обороты двигателя и увеличить его мощность. Первоначально клапаны располагались с обеих сторон цилиндра, но такая схема требовала применения двух распределительных валов и имела некоторые другие недостатки. Подобная схема газораспределительного механизма, называвшаяся Т-образная, применялась на выпускавшемся в России автомобиле Руссо-Балт С24-30 выпуска 1911 года. Но такая схема, по причине свойственных ей врождённых недостатков, долго не применялась.
3 – Нижнее расположение распределительного вала с нижним расположением клапанов вдоль одной стороны блока цилиндров.
В начале 20 века автомобиль быстро становился массовым предметом потребления, производители стремились удовлетворить спрос на автомобили. Конструкция, как и технологии производства автомобилей и, особенно, автомобильных двигателей стремительно развивались. Технологи быстро научились изготавливать довольно сложные блоки цилиндров и клапаны, как впускные, так и выпускные переместились на одну сторону блока цилиндров. Такая компоновка получила широкое распространение в самом начале 20-х годов прошлого века. Подобная схема для своего времени оказалась очень удачной и началась эра нижнееклапанных двигателей. Клапаны были очень близко расположены к распределительному валу, что уменьшало инерционные нагрузки, весь механизм имел достаточно простую, жёсткую и технологичную конструкцию.
Подобная схема позволила поднять рабочие обороты двигателя до 2500 – 3000 об/мин, а некоторые форсированные двигатели развивали максимальные обороты до 5000 об/мин.
Автомобильные двигатели с такой компоновкой газораспределительного механизма некоторыми производителями выпускались до начала 80-х годов. А для привода различных строительных, сельскохозяйственных и других механизмов они применяются и по настоящее время. Да и старые автомобили с подобными двигателями (ГАЗ-52) можно ещё встретить на наших дорогах.
Клапанный механизм нижнеклапанного двигателя
1. Выпускной газовый канал
2. Головка блока цилиндров
3. Камера сгорания
4. Выпускной клапан
5. Впускной клапан
6. Ведомая шестерня привода (распределительный вал)
7. Ведущая шестерня привода (коленчатый вал)
8. Распределительный вал
9. Кулачок распределительного вала
10. Толкатель
11. Болт регулировки теплового зазора
12. Тарелка пружины клапана
13. Пружина клапана
14. Направляющая втулка клапана
Взаимное расположение камеры сгорания и клапанов нижнеклапанного двигателя
1. Поршень
2. Блок цилиндров
3. Головка блока цилиндров
4. Камера сгорания
5. Свеча зажигания
6. Клапан (впускной или выпускной)
7. Газовый канал (впускной или выпускной)
Детали клапанного механизма нижнееклапанного двигателя
1. Седло клапана
2. Клапан
3. Направляющая втулка клапана
4. Пружина клапана
5. Тарелка пружины клапана
6. Болт регулировки теплового зазора
7. Толкатель
8. Распределительный вал
Клапанный механизм нижнеклапанного двигателя
1. Болт регулировки теплового зазора
2. Контргайка регулировочного болта
3. Толкатель клапана
4. Тепловой зазор
5. Пружина клапана
6. Специальное приспособление для снятия (рассухаривания) клапанов
Общая компоновка нижнеклапанного двигателя
Двигатели такой конструкции устанавливались на легковой автомобиль Победа, на грузовые автомобили ГАЗ-51, ГАЗ-52 и множество другой техники
Блок цилиндров нижнеклапанного двигателя отечественного автомобиля Победа.
1. Отверстие впускного клапана
2. Отверстие выпускного клапана
3. Входное окно впускного газового канала
4. Входное окно выпускного газового канала
5. Полости блока цилиндров для расположения клапанов
Обратите внимание, что диаметр отверстий впускных клапанов (1) больше диаметра отверстий выпускных клапанов (2), а площадь окна впускного канала (3) больше площади окна выпускного канала (4).
Не зависимо от компоновочной схемы расположения клапанов и всего клапанного механизма впускной клапан всегда имеет больший диаметр по сравнению с выпускным клапаном.
Нижнеклапанные двигатели доминировали несколько десятилетий. Конечно, в мире выпускались двигатели с другими компоновочными схемами газораспределительного механизма, но нижнеклапанные двигатель были преобладающими.
При всех их достоинствах они имели и неустранимые недостатки. Главный из недостатков, это очень большая камера сгорания, размеры которой уменьшить до приемлемых не получалось. Большая камера имела большую, по отношению к объёму камеры сгорания, площадь внутренних поверхностей, что приводило к большим потерям тепла и ухудшению процесса сгорания. К ухудшению процесса сгорания также приводила неудачная форма камеры сгорания. И, что пожалуй главное, большая камера сгорания не позволяла поднять степень сжатия двигателя, обеспечивающую эффективную работу двигателя. Вторым недостатком был очень сложный путь движения воздуха от воздушного фильтра до камеры сгорания. На своём пути воздушный поток изменял направление несколько раз, что приводило к снижению скорости движения потока и, следовательно, к снижению коэффициента наполняемости.
Для устранения этих недостатков было необходимо перенести клапаны в головку блока цилиндров. К этому конструкторы шли разными путями. Существовали также такие экзотические схемы, в которых впускной клапан имел верхнее расположение, а выпускной клапан имел нижнее расположение. При этом распределительный вал оставался в блоке цилиндров. Подобную конструкцию использовала на своих автомобилях английская фирма Ровер в 50-х годах.
4 – Нижнее расположение распределительного вала. С верхним расположение впускного клапана и нижним расположением выпускного клапана
Думаю, что подобную схему трудно отнести как к нижнеклапанной, так и к верхнеклапанной.
Стремясь улучшить наполняемость цилиндров и поднять обороты двигателя, конструкторы перенесли клапаны в головку блока цилиндров. Это несколько упростило конструкцию блока цилиндров, но усложнило конструкцию головки блока цилиндров. Перенос клапанов в головку блока цилиндров позволило значительно улучшить наполняемость цилиндров. За счёт этого верхнеклапанные двигатели стали мощнее не менее чем на 25% по сравнению с нижнеклапанными двигателями с таким же объёмом цилиндров. Перенос клапанов в ГБЦ позволило применять камеры сгорания различной формы и, соответственно, делать двигатели с желаемой степенью сжатия. Форсированные двигатели с нижним расположение распределительного вала и верхним расположением клапанов развивали максимальные обороты до 6500 – 7000 об/мин.
Подобные двигатели с 60-х годов устанавливались на многие отечественные автомобили, например, на Москвич 407 и Москвич 408, на автомобиль Волга ГАЗ-21 и его модификации. Двигатели с такой конструкцией газораспределительного механизма устанавливались на автомобили Волга и УАЗ до конца 90-х годов. Подобные двигатели широко эксплуатируются и в настоящее время.
На этом рисунке дан поперечный разрез двигателя автомобиля Москвич 407, выпуска 60-х годов, с нижним расположением распределительного вала и верхним расположение клапанов.
На рисунке видно взаимное расположение деталей газораспределительного и кривошипно-шатунного механизмов двигателя. Двигатель имеет прогрессивную для своего времени клиновую форму камеры сгорания, а топливовоздушная смесь, не меняя направления, по впускному каналу головки блока цилиндров попадает непосредственно в цилиндр.
Чертёж этого двигателя дан, поскольку он представляет наиболее типичную конструкцию двигателя своего времени.
Детали газораспределительного механизма рядного двигателя с нижним расположением распределительного вала и нижним расположение клапанов.
1. Нижний распределительный вал
2. Толкатель
3. Штанга
4. Ось (вал) коромысел
5. Коромысло
6. Болт регулировки теплового зазора
7. Наружная пружина клапана
8. Внутренняя пружина клапана
9. Клапан
10. Седло клапана
Схема с нижним расположением распределительного вала и верхним расположением клапанов широко применялась и в V-образных двигателях. В этом случае распределительный вал располагался внизу развала цилиндров. Единственный распределительный вал управлял работой как впускных, так и выпускных клапанов обеих головок блока цилиндров.
На этом рисунке изображён типичный американский двигатель V-8 с шатровой камерой сгорания и рядным расположением клапанов. Возможно, это покажется странным, но двигатели с одним нижним распределительным валом выпускаются в Америке и по настоящее время, хотя в остальном эти двигатели имеют все атрибуты очень современного двигателя. У этого двигателя распределительный вал располагался по середине, в развале цилиндров. При такой компоновке один, расположенный в блоке цилиндров распределительный вал приводит все клапаны (впускные и выпускные) даже двигателя V8.
1. Выпускной газовый канал
2. Выпускной клапан
3. Впускной газовый канал
4. Коромысло
5. Ось (вал) коромысел
6. Впускной клапан
7. Штанга
8. Толкатель
9. Нижний распределительный вал
Двигатель «Hemi»
1. Полусферическая камера сгорания
2. Свеча зажигания
3. Толкатель
4. Распределительный вал
5. Впускной коллектор
6. Впускной клапан
7. Коромысло впускного клапана
8. Ось коромысел впускных клапанов
9. Штанга впускного клапана
10. Коромысло выпускного клапана
11. Ось коромысел выпускных клапанов
12. Штанга выпускного клапана
13. Выпускной клапан
14. Выпускной канал ГБЦ
15. Впускной канал ГБЦ
16. Выпускной коллектор (спортивного автомобиля)
Разрез легендарного американского двигателя «Hemi» с полусферической камерой сгорания. У сферы самый низкий коэффициент соотношения поверхности камеры сгорания к её объёму, что значительно улучшает процессы сгорания за счёт меньшего отбора тепла от топливовоздушной смеси.
При применении сферической камеры сгорания клапаны могут быть расположены только в два ряда под углом к оси цилиндра двигателя. В этом случае, при нижнем расположении распределительного вала, толкающий штанги впускных и выпускных клапанов, расположены под углом друг к другу.
1. Толкатель впускного клапана
2. Штанга впускного клапана
3. Штанга выпускного клапана
4. Толкатель выпускного клапана
5. Распределительный вал
Легендарный «Hemi» имел множество модификаций и выпускался всеми ведущими американскими производителями, Которые и по настоящее время выпускают все запасные части практически ко всем выпускавшимся модификациям двигателя, а сторонние независимые фирмы могут изготовить из этих запасных частей новый двигатель
Верхнее расположение распределительного вала
Схемы с нижним расположением распределительного вала и верхним расположением клапанов, были очень прогрессивным решением для своего времени, позволившим увеличить обороты двигателя и, соответственно, улучшить эффективность его работы. Они позволили конструкторам создавать камеры сгорания любой формы и создавать двигатели с необходимой степенью сжатия. Но и эта компоновка имела значительные недостатки.
Клапаны были далеко расположены от распределительного вала. Усилие от толкателей передавалась на коромысла (рычаги) клапанов при помощи длинных толкающих штанг. Детали привода клапанов, совершающие возвратно-поступательное движение (особенно штанги), имели большую массу, что увеличивало инерционные нагрузки и, соответственно, ограничивало дальнейшее увеличение оборотов. Попытки уменьшить массу толкающих штанг приводили к тому, что штанги приобретали недопустимую упругую деформацию, что приводило к изменению параметров работы газораспределительного механизма. Поэтому многие конструкторы постарались отказаться от применения штанг.
Первоначально штанги сделали просто короче, за счёт отказа от шестерёнчатого привода распределительного вала в пользу привода цепью. Это позволило поднять расположенный в блоке цилиндров распределительный вал.
1. Ведомая шестерня (распределительный вал)
2. Ведущая шестерня (коленчатый вал)
3. Ведущая звёздочка (коленчатый вал)
4. Ведомая звёздочка (распределительный вал)
5. Цепь привода распределительного вала.
Такая схема называлась – среднее расположение распределительного вала.
После этого распределительный вал переместился поближе к клапанам в головку блока цилиндров (6).
Один распределительный вал, расположенный в головке блока цилиндров
Установленный в головку блока цилиндров единственный распределительный вал (SOHC), управлял работой как впускных, так и выпускных клапанов. Поскольку чем ближе распределительный вал к клапанам, тем меньше в газораспределительном механизме количество и масса деталей, совершающих возвратно-поступательное движение. Уменьшение инерционных нагрузок обеспечивает лучшую работу газораспределительного механизма и, что позволяет увеличить обороты двигателя.
При такой схеме клапаны могут иметь как рядное, так и наклонное двухрядное расположение. Клапаны могут приводится, как непосредственно кулачком распределительного вала, расположенного над клапанами, так и посредством рычагов (рокеров).
1. Головка блока цилиндров
2. Клапан
3. Наружная пружина клапана
4. Внутренняя пружина клапана
5. Тарелка клапанной пружины
6. Стаканчатый толкатель
7. Корпус подшипников распределительного вала
8. Распределительный вал
9. Шайба регулировки теплового зазора
10. Конусные сухарики крепления тарелки клапанной пружины
11. Маслосъёмная манжета клапана
12. Направляющая втулка клапана
13. Седло клапана
На этом рисунке изображён газораспределительный механизм автомобиля ВАЗ-2108. Эта конструкция ГРМ очень типичная и применяется на многих автомобилях.
В этой конструкции ГРМ клапан нажимает непосредственно на толкатель без применения рычага, следовательно, подъём клапана равен высоте подъёма кулачка распределительного вал. При такой конструкции ГРМ клапаны могут быть расположены только в ряд. Этот двигатель имеет камеру сгорания в виде клина.
1. Клапан
2. Направляющая втулка клапана
3. Наружная пружина клапана
4. Внутренняя пружина клапана
5. Тарелка пружины клапана
6. Корпус распределительного вала
7. Распределительный вал
8. Пружина рычага
9. Рычаг привода клапана (рокер)
10. Шаровая опора рычага с регулировкой теплового зазора
11. Контргайка регулятора теплового зазора
На этом рисунке дана схема газораспределительного механизма с верхним расположением распределительного вала и с применением рычага в приводе клапанов. По такой схеме сделан газораспределительный механизм всех моделей с ВАЗ-2101 по ВАЗ-2107.
На обоих рисунках показаны двигатели с клиновой камерой сгорания, в этом случае клапаны расположены в один ряд.
1- Выпускной клапан; 2 – Нижняя упорная шайба пружин клапана; 3 – Внутренняя пружина клапана; 4 – Наружная пружина клапана; 5 – Маслоотражающий колпак; 6 – Резиновое маслоудерживающее кольцо; 7 – Тарелка пружины клапана; 8 – Сухарик; 9 – Наконечник клапана; 10 – Ось коромысел выпускных клапанов; 11 – Коромысло выпускного клапана; 12 – Распределительный вал; 13 – Ось коромысел впускных клапанов; 14 – Коромысло впускного клапана; 15 – Контргайка регулировочного болта; 16 – Болт регулировки теплового зазора; 17 – Головка блока цилиндров; 18 – Впускной клапан; 19 – Кулачок впускного клапана; 20 – Седло впускного клапана; 21 – Кулачок выпускного клапана; 22 – Седло выпускного клапана.
Клапанный механизм изображённый на этом рисунке с единственным распределительным валом, управляющий как впускными, так и выпускными клапанами при помощи коромысел позволил создавать двигатели с любой формой камеры сгорания.
При применении газораспределительного механизма с единственным распределительным валом. В этом случае для расположения клапанов под углом к оси цилиндра, без применения коромысел не обойтись.
На верхнем рисунке изображён клапанный механизм отечественного автомобиля Москвич 412, на автомобиле с таким двигателем команда АЗЛК выиграла легендарное ралли Лондон-Сидней. Подобная схема была очень типична для своего времени. Она широко применяется и сегодня, причём как в рядных, так и V-образных двигателях.
А на этом рисунке изображён газораспределительный механизм оппозитного двигателя супер автомобиля Порше 911. Поскольку качество изготовления мы не рассматриваем, можно заметить, что особых отличий нет.
Но современные двигатели чаще имеют газораспределительный механизм с двумя распределительными валами, расположенными в головке блока цилиндров (DOHC), при этом один распределительный вал управляет впускными, а второй выпускными клапанами.
Два распределительных вала, расположенных в головке блока цилиндров
1. Выпускной распределительный вал
2. Крышка подшипника распределительного вала
3. Стаканчатый толкатель с гидравлическим компенсатором теплового зазора
4. Канавка подвода масла на толкателе
5. Масляная магистраль, подвода масла к гидравлическим компенсаторам
6. Пружина клапана
7. Выпускной клапан
8. Седло выпускного клапана
На этой фотографии дан разрез головки блока цилиндров с двумя распределительными валами. На фотографии пронумерованы детали выпускного клапана, детали впускного клапана ничем не отличаются от деталей выпускного клапана, часто они взаимозаменяемы. Исключением является только сам клапана, поскольку, как указывалось ранее, тарелка впускного клапана обычно имеет больший диаметр. Соответственно и седло впускного клапана имеет увеличенный диаметр. При такой компоновочной схеме клапаны могут быть расположены только в два ряда.
Широкое распространение на серийных автомобилях двухвальная схема (DOHC) получила сравнительно недавно, хотя первые подобные конструкции появились в самом начале 20 века. Такая схема имела высокую себестоимость и по этой причине в автомобильных двигателях серийных автомобилей широкого распространения не получила. Но эта схема имела широкое распространение в поршневой авиации и в дорогих спортивных автомобилях, почти все спортивные автомобили 30-х – 40-х годов прошлого века имели по два распределительных вала на головку.
За последние 20 лет резко возросли требования по токсичности и топливной экономичности к двигателям серийных автомобилей, при одновременном улучшении машиностроительных технологий. Для выполнения возросших требований к двигателю автомобиля эту схему стали широко применять практически на всех серийных автомобилях
Подобная компоновочная схема даёт некоторые преимущества современному двигателю.
Первое, применение этой схемы позволило выпускать многоклапанные головки. Много лет каждый цилиндр серийного автомобильного и многих других двигателей внутреннего сгорания имел по два клапана на цилиндр, один впускной и один выпускной клапан. Хотя в авиации и в спортивных автомобилях широко применялись двигатели, имеющие по три, четыре и даже пять клапанов на цилиндр. Там они применялись для повышения коэффициента наполняемости, что способствовало увеличению литровой мощности двигателя.
В современных двигателях многоклапанные схемы позволяют снизить потребление топлива при одновременном выполнении строгих норм по токсичности.
Второе, раздельные впускные и выпускные распределительные валы позволили создать современные системы с раздельной регулировкой (изменением) фаз газораспределения выпускных и выпускных клапанов.
Почти все современные двигатели имеют по 4 клапана на цилиндр, два впускных и два выпускных. Схемы с применением более чем четырёх клапанов на один цилиндр широкого распространения не получили.
Типичное расположение клапанов в головке блока цилиндров современного двигателя
1. Впускной клапан
2. Выпускной клапан
3. Свеча зажигания
autopribor.ru
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Чертеж клапана. Данный клапан предназначен для пропускания жидкости.
Объем архива ZIP - 40КБ
Скачать чертеж 
Чертеж передвижного прихвата. Передвижной гидравличиский прихват предназначен для зажима обрабатываемых деталей на строгальных, фрезерных и сверлильных станках.
Объем архива ZIP - 53КБ
Скачать чертеж
Чертеж двухходового крана. Данный кран устанавливается на трубопроводах. Газ или жидкость, поступающая через нижнее отверстие в кран, расходится по двум трубопроводам.
Объем архива ZIP - 42КБ
Данный чертеж размещен на платной основе.
По вопросам приобретения обратитесь к администратору сайта.
Связь с администратором.
Чертеж клапана.Данный клапан предназначен для изменения величины потока воды, проходящей по трубопроводу, а также для переодических отключений одной части трубопровода от другой.
Объем архива ZIP - 46КБ
Данный чертеж размещен на платной основе.
По вопросам приобретения обратитесь к администратору сайта.
Связь с администратором.
Чертеж участка механической обработки детали корпус.
Объем архива ZIP - 28КБ
Скачать чертеж
Чертеж клапана сетевого обратного. Обратный сетевой клапан предназначен для предохранения газопроводной сети с горючим газом от случайного попадания в неё кислорода или воздуха.
Объем архива ZIP - 32КБ
Данный чертеж размещен на платной основе.
По вопросам приобретения обратитесь к администратору сайта.
Связь с администратором.
Чертеж вала, формат А3.
Объем архива ZIP - 18КБ
Скачать чертеж
Чертеж клещевого захвата. Клещи являются грузозахватным устройством манипулятора и служат для механической подачи и поворота поковок на крупных прессах и молотах.
Объем архива ZIP - 54КБ
Данный чертеж размещен на платной основе.
По вопросам приобретения обратитесь к администратору сайта.
Связь с администратором.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
 Автор: Саляхутдинов Роман | "БОСК 8.0" Познай Все Cекреты КОМПАС-3D
>> Читать Полное Описание << |
 Автор: Саляхутдинов Роман | "БОСК 5.0" Новый Видеокурс. "Твердотельное и Поверхностное Моделирование в КОМПАС-3D"
>> Читать Полное Описание << |
 Автор: Дмитрий Родин | "AutoCAD ЭКСПЕРТ" Видео самоучитель По AutoCAD
>> Читать Полное Описание << |
tehkd.ru
1. Самая старая схема («Де Дион Бутон» 1901 года): «автоматический» впускной клапан, выпускной клапан — нижний с механическим приводом.Для четырехтактных автомобильных двигателей на протяжении всей их истории развития устройство клапанного механизма имело решающее значение. Расположение и число клапанов, система привода тесно связаны с формой камеры сгорания и каналов. Следовательно, от выбора конструкции этого механизма зависит, каким будут наполнение цилиндров, число оборотов двигателя, его мощность.
То или иное строение привода клапанов далеко не всегда диктуется только желаниями конструктора. Прямо или косвенно на него влияют технолог (производственные возможности изготовления выбранного варианта), экономист (оценка масштабов и дороговизны производства), потребитель (технические параметры, удобство эксплуатации). Однако право начать первым, естественно, за конструктором. Люди этой профессии всегда стремились получить наивысшую отдачу, в частности, как можно большую мощность, а она в значительной степени зависит от быстроходности двигателя.
2. Двустороннее (справа и слева от блока цилиндров) расположение клапанов — так называемая Т-образная схема («Руссо-Балт С24-30 1911 года).Первые автомобильные моторы К. Бенца и Г. Даймлера развивали максимальную мощность при 300—600 об/мин. Применявшийся на них газораспределительный механизм состоял из нижнего выпускного клапана и верхнего впускного. Привод выпускного был механическим (кулачок и толкатель), впускной — действовал «автоматически». Когда поршень шел вниз и разрежение в цилиндре достигало максимума, оно преодолевало сопротивление слабенькой пружины, державшей клапан в закрытом положении, и начинался такт впуска. И, естественно, не было никакого опережения открытия впускного клапана (по отношению к ВМТ).
Мотор с клапанным механизмом по схеме 1 (см. иллюстрации) редко давал более 1000 об/мин. Неудивительно, что уже к 1904 году такие двигатели почти перестали строить.
3. Типичный нижнеклапанный двигатель (ГАЗ-А 1932 года). Эта конструкция распределительного механизма получила интернациональное обозначение SV.Конструкция с обоими нижними клапанами (схемы 2 и 3) нашла широкое распространение потому, что цепь сопряженных деталей (кулачок—толкатель—клапан) получалась короткой. Инерция ее невелика, и такой механизм безболезненно выдерживает (как позже показала практика 30-х и 40-х годов) до 5000 об/мин. В первые же два десятилетия нашего века эта схема обеспечивала надежную работу на принятых тогда более скромных режимах — до 2500 об/мин. Искусством добиться высокого качества клапанных пружин в те далекие годы владели не все заводы. А при нижнеклапанной схеме в случае поломки пружины клапан не падал в цилиндр и не устраивал там погром. Он всегда возвращался в седло, как только кулачок переставал давить снизу; мотор издавал бормочущие звуки, но работал — тоже привлекательное качество.
Не сразу технологи научились делать хорошие отливки для картера двигателя по схеме 3, задуманной конструкторами, где все клапаны сгруппированы с одной стороны блока цилиндров. Поэтому на первых порах предпочтение получили более простые и более дешевые отливки блоков по схеме 2. Рассматривая сегодня обе эти схемы, можно удивляться, какой извилистый путь проходила смесь, пока из карбюратора добиралась до цилиндров. Разумеется, их наполнение и мощностные показатели при схемах 2 и 3 оставляли желать лучшего. Невыгодной была и форма камеры сгорания — с очень большой поверхностью рассеивания тепла, а точнее сказать, с большими потерями его.
4. Смешанная схема с верхним впускным клапаном и нижним выпускным («Ровер» 50-х годов). Как и первую схему, ее сокращенно обозначают IOE.Конструкторы, стремясь устранить эти недостатки, применили схему 4, которая по существу явилась усовершенствованным вариантом схемы 1. Такое компромиссное решение несколько улучшило наполнение цилиндров горючей смесью. По сравнению со схемой 1 оно давало все же небольшой прирост в быстроходности. Применение механического привода впускного клапана сопровождалось и приростом мощности в 10—15%.
Следующий шаг — клапаны, расположенные в головке (схема 5) с приводом в виде толкающих штанг. Этот вариант обеспечивал хорошее наполнение цилиндров и позволял (судя по опыту форсировки таких двигателей) достигать даже 6500—7000 об/мин. Кроме того, верхнеклапанная конструкция давала ощутимое упрощение отливки блока цилиндров (нет сложных приливов под каналы в его боковой части), но в то же время несколько усложняла головку.
5. Двигатель с верхними, то есть расположенными в головке, клапанами, приводимыми посредством толкающих штанг («Опель-кадетт» 1973 года).Двигатели, выполненные по схеме 5, появившиеся в самом начале XX века, оказались более шумными: в них больше движущихся деталей, контактирующих между собой, и потому потребитель не очень жаловал их. На их репутации сказались и разрушительные последствия, которые влекло падение клапана в цилиндр при поломке пружины. Однако постоянное совершенствование методов производства, материалов и их термообработки свело все минусы на нет. И тогда, в конце 30-х годов обозначился плюс: большая быстроходность и выигрыш в мощности (на 25—30%) по сравнению с двигателем схемы 3. В это же время конструкторы стали отдавать должное и схеме 6. Расположенные под углом клапаны, хотя и приводятся толкающими штангами (то есть выигрыша в быстроходности по сравнению со схемой 5 тут нет), позволяют придать камере сгорания полусферическую форму. В сочетании с впускными и выпускными каналами выгодной формы она обеспечивает очень хорошее наполнение цилиндров смесью и, следовательно, высокую мощность. Однако экономичность в этом случае получалась всегда хуже (из-за формы камеры сгорания), чем при схеме 5.
6. Разновидность пятой схемы («Татра-план-600» 1952 года). Здесь клапаны размещены под углом один к другому. Обе конструкции получили индекс OHV.
7. Конструкция с валом в головке и V образным расположением клапанов, на которые кулачки действуют через коромысла («Москвич-412» 1967 года).Для схем 5 и 6 дальнейший путь повышения быстроходности — уменьшение инерции движущихся деталей в клапанном приводе. При высоких оборотах силы инерции оказывают значительное сопротивление пружинам, вызывают упругие деформации штанг и коромысел. В итоге при достижении определенного, предельного числа оборотов теряется механический контакт между деталями привода, наступают сбои в работе мотора, падает мощность.
Облегчение штанг и коромысел не всегда самый дешевый (опять вмешивается экономика!) и удобный для массового производства (технология!) способ. В 50—60-е годы у отдельных моделей распределительный вал был заметно поднят относительно коленчатого вала. Для привода уже служили не шестерни, а цепная передача. Таким образом, штанги стали заметно короче, их инерция ощутимо меньше, и двигатели, выполненные по схемам 5 и 6, могли в обычном, серийном исполнении развивать 4000—5000 об/мин, а в форсированных вариантах без осложнений выдерживать 8000—8500 об/мин.
8. Распределительный вал в головке цилиндров и клапаны, стоящие в ряд («Опель-рекорд» 1972 года). Все эти схемы (рис. 7 и 8) обозначают ОНС или SOHC.Следующий логический шаг — поднять распределительный вал так высоко, чтобы вообще исключить толкающие штанги, то есть поместить его в головку двигателя (схемы 7 и 8). Потолок допустимых чисел оборотов тут еще выше — для серийных моторов 6000—6500 об/мин, а для гоночных — 9000—10000 об/мин. Вариация на тему OHC, но с V-образным расположением клапанов представлена на схеме 7, а более простой вариант привода, называемого OHC, показан на схеме 8, когда клапаны расположены в один ряд. Кулачковый вал может действовать на них непосредственно, как на модели «Альфа-ромео альфасуд», либо через одноплечие рычаги, как на «Жигулях», либо через коромысла, как на «Опель-рекорд».
И наконец, «высшую форму» клапанного механизма иллюстрирует схема 9. Она родилась давно. Ее отцом был швейцарец Э. Анри, который ввел два распределительных вала в головке цилиндров еще в 1912 году, благодаря чему сразу же получил 2200 об/мин Эта схема нашла широчайшее применение на гоночных моторах, а за последние 10 лет получила распространение и на серийных двигателях легковых машин. Первые сегодня вышли на рубеж 12 000 об/мин и даже превысили его, вторые уже освоили 6000 и 7000 об/мин. Переход от схем OHV к ОНС и 2ОНС означал прирост в мощности в среднем на 25—30%.
9. Два распределительных вала в головне цилиндров (ФИАТ-132 1974 года). Для всех разновидностей такой схемы свойствен «шифр» 2ОНС или DOHC.Погоня за быстроходностью, идущая на протяжении всей истории автомобильного двигателя, заметно изменила его облик. Схемы 1 и 2 давно стали музейным достоянием, схемы 3 и 4 еще можно встретить на машинах прежних выпусков, и даже на двигателях грузовиков они почти изжили себя. За последнее время заметно сократилось число легковых моделей с клапанным механизмом типа OHV (схемы 5 и 6) и широкое распространение получили моторы с одним или двумя распределительными валами в головке цилиндров. Это и неудивительно. За девяносто с лишним лет серийный автомобильный двигатель стал в пятнадцать раз быстроходней.
Л. ШУГУРОВ, инженер (За рулем №1, 1978)
own.in.ua
