Распределительный механизм и охлаждение двигателя (стр. 2 из 4)

Расположение одноименных кулачков на валу соответствует порядку работы двигателя. Углы между разноименными кулачками определяются моментами открытия клапанов. Для предупреждения прогиба сравнительно тонких и длинных распределительных валов и нарушения работы всего механизма делается больше опор валов и размещаются они между цилиндрами. У двигателей автомобилей ГАЗ-53, ЗИЛ-130 и ЯМЗ-238 имеется по пяти опор, а у ЯМЗ-236 — четыре.

Опорные шейки распределительного вала работают в бронзовых и биметаллических (двигатель ГАЗ-53) втулках-подшипниках, расположенных в картере-блоке двигателя. Диаметры опорных шеек делают последовательно уменьшающимися для возможности монтажа вала в картере двигателя.

Наличие косозубых шестерен на распределительном валу и конусность на кулачках отдельных двигателей создают усилия, стремящиеся сдвинуть вал в осевом направлении. Валы удерживаются от ' осевых перемещений специальной шайбой, прикрепляемой к блоку. В эту шайбу упирается вал своей передней опорной шейкой или винтом, ввертываемым снаружи в крышку распределительных шестерен, а также упорным фланцем, крепящимся к переднему торцу блока болтами (автомобили ГАЗ-53, ЗИЛ-130).

Распределительные валы изготовляют штамповкой из стали или отливкой их из специального чугуна, кулачки и опорные шейки подвергают закалке.

Привод к распределительному валу осуществляется обычно двумя (парой) шестернями. Для уменьшения шума их выполняют с косыми зубьями, а большая из них (шестерня распределительного вала) изготовляется из текстолита (двигатель ГАЗ-53) или чугуна (двигатель ЗИЛ-130). Шестерня коленчатого вала обычно стальная.

Шестерни привода распределительного механизма имеют торцовые метки для правильной установки их в соответствии с моментами открытия клапанов.

Привод к распределительному валу чаще всего расположен в передней части двигателя и закрыт крышкой.

В рядных двигателях распределительный вал расположен с одной стороны двигателя, а в V-образных — размещается между рядами цилиндров.

При рассмотрении работы двигателя было установлено, что теоретическое протекание отдельных тактов в полном соответствии с каждым полуоборотом коленчатого вала не обеспечивает хорошего тепло-использования топлива. Для лучшего наполнения цилиндра свежей смесью и лучшей очистки цилиндра от отработавших газов фазы распределения (моменты) начала и конца каждого процесса несколько сдвигаются против теоретических, соответствующих мертвым точкам. Процессы становятся более продолжительными, в них используется инерция смеси и газов. Впускной клапан открывают с опережением (до в. м. т.), чтобы использовать инерцию выходящих отработавших газов для подсасывания свежей смеси.

Для лучшего наполнения цилиндра используются разрежение над поршнем в начале выхода его из нижней мертвой точки и инерция свежей рабочей смеси, входящей в цилиндр с большой скоростью, в результате закрытие впускного клапана происходит с некоторым запаздыванием. Эффективность выталкивания отработавших газов из цилиндра зависит от момента начала этого процесса: захватывая конец расширения, можно за счет части рабочего хода, потеряв некоторую долю работы расширения, улучшить процесс выпуска (он происходит в этом случае с опережением). Используя давление и инерцию отработавших газов, целесообразно для лучшего очищения цилиндра закрывать выпускной клапан не в верхней мертвой точке, а несколько позже. Моменты начала и конца впуска и выпуска зависят от быстроходности (числа оборотов в минуту) двигателя; с увеличением ее фазы расширяются.

Наглядное изображение фаз распределения получается в системе круговой диаграммы, где по углу поворота кривошипа размечены такты работы двигателя (рис. 24). Выпуск начинается в А с опережением а=0,16- 0,42 рад (9—24°) и заканчивается в β с опозданием β = =0,8-1,2 рад (46-70°). От β до С идет сжатие и расширение, в С начинается выпуск с опережением J = 0,86-1,16 рад (50-67°) и заканчивается в Dс запаздыванием Δ=0,17-0,52 рад (10-30°). Таким образом, продолжительность впуска равна

продолжительность выпуска

Одновременное

открытое состояние впускного и выпускного клапанов называется перекрытием клапанов, и оно равно

Для упрощения изготовления распределительного вала иногда продолжительность впуска и выпуска делается одинаковой (в двигателях ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238).

В табл. 5 приведены характеристики распределительных механизмов.

2 Охлаждение двигателя

Система водяного охлаждения

Происходящий внутри цилиндров двигателя процесс сгорания рабочей смеси повышает температуру в момент вспышки до 2000° С. Последовательное чередование быстро следующих друг за другом вспышек сильно нагревает двигатель, и работа его делается возможной только при охлаждении цилиндров. Из всего тепла, выделяющегося при сгорании топлива, вводимого в карбюраторный двигатель, только 20-25% превращается в механическую работу: до 40% тепла уходит с отработавшими газами, а остальные 35% должны быть отведены системой охлаждения; для дизелей соответственно: 30-35%; 35-40° и 25-35°. Часть тепла затрачивается на трение, уходит в масло и отводится лучеиспусканием.

Охлаждение чаще бывает водяным и реже воздушным. В большинстве случаев автомобильные двигатели охлаждаются водой, циркулирующей в замкнутой системе: водяные рубашки (отбор тепла от двигателя с нагревом протекающей воды) — отводящий патрубок — радиатор — подводящий патрубок — двигатель. Вода, используемая в системе охлаждения, не должна содержать солей, так как они образуют слой накипи на стенках системы, который плохо проводит тепло и уменьшает сечения проходных отверстий в радиаторе; при отложении накипи двигатель перегревается.

Недостаточный отвод тепла вызывает перегрев двигателя, который приводит к ухудшению смазки (за счет разжижения масла), увеличению износов, преждевременным вспышкам (вследствие высокого нагрева головки), ухудшению наполнения цилиндров рабочей смесью и снижению мощности двигателя. Переохлаждение двигателя вызывает конденсацию топлива, капли которого смывают масло со стенок цилиндров и разжижают его в картере, что приводит к увеличению износа трущихся деталей двигателя, падению мощности в результате неполного сгорания и увеличению расхода топлива.

Правильный отвод тепла обеспечивается соответствием между количеством тепла, подлежащего отводу (зависящего от мощности двигателя), и параметрами охлаждающей системы (количеством, скоростью и температурой воды, проходящей по системе охлаждения).

Циркуляция воды по кругу двигатель — радиатор для необходимой интенсивности отвода тепла от двигателя усиливается включением ряда элементов.

Современная система водяного охлаждения состоит из следующих частей (рис. 25): водяных рубашек 6 (блока) и δ (головки), радиатора /, вентилятора 2, насоса 5, термостата 9, водораспределительной трубы 7, патрубков 10, 3, шлангов 4, 11, привода к насосу-вентилятору от коленчатого вала.

Горячая вода из рубашек поднимается наверх и поступает в радиатор. Он состоит из верхнего и нижнего бачков, соединенных трубками, дающими большую поверхность охлаждения, омываемую воздухом. Для повышения интенсивности охлаждения трубки радиатора окружают пластинками, сильно увеличивающими поверхность охлаждения; кроме того, за радиатором ставится вентилятор, приводимый в действие ременной передачей. Вентилятор увеличивает скорость омывания трубок радиатора воздухом, что улучшает охлаждение воды. Из нижнего бачка радиатора охлажденная вода идет к водяному насосу, который нагнетает воду в распределительную трубку.

Нагрев воды в рубашке способствует ее естественной циркуляции, однако этого недостаточно и насос повышает циркуляцию принудительно. Поэтому система охлаждения называется принудительной.

Между режимом работы двигателя и интенсивностью охлаждения имеется некоторое соответствие: рост оборотов двигателя сопровождается увеличением интенсивности циркуляции воды, работы вентилятора и насоса. Однако полного соответствия между указанными процессами достигнуть невозможно: двигатель работает в широко меняющихся пределах нагрузок, оборотов и окружающих температур, а насос отвечает только изменению оборотов.

Для нормальной работы двигателя температура охлаждающей воды при входе в водяную рубашку должна быть равна 70--75, а при выходе 85^-90° С (при разных нагрузках двигателя и температурах окружающего воздуха).

Интенсивность циркуляции воды в системе регулируется термостатом, находящимся на выходе воды из двигателя, а также специальными жалюзи и иногда отключением вентилятора.

Система охлаждения выполняется замкнутой, т. е. не имеющей постоянного сообщения с атмосферой; она закрывается паровоздушным клапаном, который открывается только при давлении внутри системы выше 0,134-0,14 Мн/м2 (1,3-1,4 кГ/см2) или ниже 0,08 - 0,085 Мн/м2 (0,8-0,85 кГ/см2). Изоляция системы охлаждения от окружающей атмосферы при определенном давлении повышает температуру кипения воды до 110° С, вследствие чего возможно сокращение поверхности охлаждения радиатора за счет увеличения интенсивности отвода тепла при более высоком температурном перепаде, а также уменьшение емкости системы. Закрытой системе охлаждения свойственно уменьшение испарения воды и отложения накипи.