ᐉ Схема устройства и работа механизма газораспределения

В четырехтактных двигателях применяют клапанный механизм газораспределения, служащий для своевременной подачи в цилиндры воздуха (в дизелях) или горючей смеси (в карбюраторных двигателях) и для выпуска из цилиндров отработавших газов. Клапаны в определенные моменты открывают и закрывают впускные и выпускные каналы головки цилиндров, т.е. обеспечивают сообщение цилиндров двигателя с впускным и выпускным трубопроводами. В изучаемых двигателях используют механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и нижним положением распределительного вала.

Рис. Схема механизма газораспределения: 1 — ось коромысел; 2 — регулировочный винт; 3 — контргайка; 4 — стойка; 5 — штанга; 6 — толкатель; 7 — распределительный вал; 8 — шестерня распределительного вала; 9 — шестерня коленчатого вала; 10 — промежуточная шестерня; 11 — поршень; 12 — клапан; 13 — головка цилиндров; 14 — направляющая втулка; 15 — пружина клапана; 16 — коромысло

Механизм газораспределения состоит из:

• впускных и выпускных клапанов с пружинами
• передаточных деталей от распределительного вала к клапанам
• распределительного вала
• шестерни

Механизм работает следующим образом: коленчатый вал с помощью шестерен вращает распределительный вал 7, каждый кулачок которого, набегая на толкатель 6, поднимает его вместе со штангой 5. Последняя, в свою очередь, поднимает один конец коромысла 16, при этом другой конец, двигаясь вниз, давит на клапан 12. Клапан опускается и сжимает пружину 15. Когда кулачок распределительного вала 7 сходит с толкателя 6, штанга 5 и толкатель опускаются, а клапан 12 под действием пружины «садится в седло» и плотно закрывает отверстие канала.

Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов и заполнения их свежим воздухом или горючей смесью клапаны открыты дольше, чем в простейшем двигателе. От степени наполнения цилиндров «свежим зарядом» и степени очистки их от отработавших газов во многом зависит мощность двигателя.

Для того чтобы в цилиндры двигателя поступило больше воздуха или горючей смеси, впускные клапаны должны открываться с опережением, т.е. до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). При большой частоте вращения коленчатого вала такт впуска повторяется часто, поэтому во впускном трубопроводе создается разрежение и воздух поступает в цилиндры двигателя, несмотря на то, что поршень некоторое время движется вверх. Поступление воздуха в цилиндры через открытый клапан продолжается по инерции и после того, как поршень пройдет нижнюю мертвую точку (НМТ). Впускной клапан закрывается с некоторым запаздыванием. Периоды от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в угловых градусах поворота коленчатого вала, называют «фазами газораспределения». Их можно изобразить в виде таблицы, либо в виде круговой диаграммы, как, например, на рисунке. За счет опережения открытия и запаздывания закрытия впускного клапана период впуска воздуха у двигателя ЗМЗ-53 продлевается от 180 до 268°.

Рис. Диаграмма фаз газораспределения двигателя ЗМЗ-53

После закрытия впускного клапана происходят сжатие смеси и рабочий ход поршня. Выпуск отработавших газов из цилиндра, или открытие выпускного клапана, начинается до прихода поршня в НТМ, за 50° по углу поворота коленчатого вала. Выпускной клапан закрывается после прохода поршнем ВМТ. Продолжительность открытия выпускного клапана по углу поворота коленчатого вала составляет 252°.

В конце такта выпуска и начале такта впуска оба клапана некоторое время открыты одновременно, что соответствует 46 по углу поворота коленчатого вала. Такое угловое перекрытие тактов клапанов способствует лучшей очистке цилиндра от отработавших газов в результате его продувки свежим воздухом.

Моменты открытия и закрытия клапанов у каждого двигателя различны и зависят от профиля кулачков распределительного вала, а также от величины зазоров между клапанами и коромыслами.

Posted in Газораспределительный механизм (ГРМ)Tagged Газораспределение, ГРМ

Схема действия газораспределительного механизма двигателя

Схема действия газораспределительного механизма двигателя

Газораспределительный мёханизм управляет своевременным впуском в цилиндры воздушного заряда или горючей смеси и удалением из них отработавших газов. Он состоит из клапанов с пружинами, распределительного (кулачкового) вала с шестернями и деталей, которые передают движение от вала клапанам.

Схема этого механизма показана на рисунке 1.

Коленчатый вал через шестерни вращает распределительный вал. Выступ кулачка вала поднимает толкатель вместе со штангой; коромысло поворачивается на оси и опускает клапан, сжимая его пружину. При дальнейшем повороте вала выступ кулачка выходит из-под толкателя, давление на клапан прекращается, и он под действием сжатой пружины поднимается во втулке, плотно закрывая отверстие головки цилиндра.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

За один рабочий цикл четырехтактного двигателя, т. е. за два оборота коленчатого вала, клапаны должны открывать и закрывать отверстия головки цилиндров только один раз. При этом распределительный вал делает один оборот, так как шестерня на распределительном валу имеет в 2 раза больше зубьев, чем шестерня на коленчатом валу.

Мощность двигателя зависит от наполнения цилиндров свежим зарядом воздуха (или горючей смеси) и степени очистки их от отработавших газов.

Чтобы смеси или воздуха поступало в цилиндры больше, впускной клапан открывается с опережением, т. е. до прихода поршня в в.м.т. Наполнение цилиндра начинается не от всасывающего действия поршня, а под влиянием инерционного напора во впускном трубопроводе, который создается вследствие часто повторяющихся тактов впуска. Закрывается впускной клапан с запаздыванием, т. е. после прихода поршня в н.м.т. Но воздух (смесь) продолжает поступать в цилиндр по инерции, а также потому, что давление в нем еще ниже атмосферного.

Выпускной клапан открывается тоже с опережением, т. е. до окончания такта рабочего хода, и часть газов, находящихся под небольшим давлением, выбрасывается из цилиндра. Это снижает противодавление оставшихся в нем газов, уменьшая затрату мощности на их выталкивание. Закрывается выпускной клапан с запаздыванием, т. е. после в.м.т., обеспечивая лучшую очистку камеры сгорания от отработавших газов. В какой-то момент оба клапана оказываются одновременно приоткрытыми. Наступает так называемое перекрытие клапанов, при котором выходящие из цилиндра газы способствуют подсасыванию воздуха (смеси) в цилиндр, увеличивая его наполнение.

Рис. 1. Схема распределительного механизма: 11— головка цилиндра; 2 — клапан; 3 — направляющая втулка; 4 — пружина; 5 — опорная тарелка пружины; 6 — коромысло; 7 — ось коромысла; 8 — регулировочный винт; 9 — контргайка; 10 — стойка оси коромысла; 11 — штанга; 12 — толкатель; 13 — распределительный вал; 14 — шестерня распределительного вала; 15 — шестерня коленчатого вала; 16 — промежуточная шестерня

Рис. 2. Диаграмма фаз газораспределения

Продолжительность открытого положения клапанов (или окон двухтактного двигателя), выраженная в градусах поворота коленчатого вала, называется фазами газораспределения. На рисунке 2 приведена диаграмма таких фаз, на которой видно, при каком положении шатунной шейки относительно мертвых точек открываются и закрываются клапаны.

Диаграмма фаз обеспечивается формой и взаимным положением кулачков распределительного вала, а также определенным зазором между стержнями клапанов и бойками коромысел.

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СХЕМА ДВУХТАКТНЫХ И ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ: ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ФАКТИЧЕСКАЯ

15 Ago 2019 По INGENIERIA Y MECANICA AUTOMOTRIZ

Диаграмма фаз газораспределения представляет собой графическое представление открытия и закрытия впускного и выпускного клапана двигателя. Открытие и закрытие клапанов двигателя зависит от движения поршня от ВМТ до НМТ. , Эта взаимосвязь между поршнем и клапанами контролируется путем установки графического представления между ними, которое известно как диаграмма фаз газораспределения.

Диаграмма фаз газораспределения состоит из фигуры в 360 градусов, которая представляет собой движение поршня от ВМТ до НМТ во всех тактах цикла двигателя, которое измеряется в градусах, а открытие и закрытие клапанов управляется в соответствии с этими градусов.

ЗАЧЕМ НУЖНА ГРАФИЧЕСКАЯ СХЕМА КЛАПАНОВ?

Обычный двигатель совершает около 100000 циклов в минуту, поскольку мы знаем, что в одном цикле (от впуска воздушно-топливной смеси до выпуска продуктов сгорания) внутреннего сгорания участвует ряд процессов, что делает необходимым быть оснащен эффективной системой, которая может позволить

 Синхронизация между этапами цикла двигателя от впуска топливовоздушной смеси до выпуска продуктов сгорания.
 Полное заклинивание камеры сгорания в момент, когда происходит сгорание воздушно-топливной смеси, поскольку утечка может привести к повреждению двигателя и может быть опасной.
 Обеспечьте двигатель смесью воздуха и топлива или воздуха в случае дизельного двигателя, когда это необходимо (во время всасывания), что необходимо двигателю.

 Обеспечьте выход продуктов сгорания, чтобы мог произойти следующий цикл двигателя.
 Идеальное время для открытия и закрытия впускного и выпускного клапана, которые, в свою очередь, защищают двигатель от дефектов, таких как стук или детонация.
 Высокая степень сжатия, необходимая для сгорания топлива, особенно в случае дизельного двигателя, за счет перекрытия закрытия клапана.
 Очистка цилиндра двигателя, что, в свою очередь, поддерживает качество сгорания и снижает износ внутри цилиндра.
 Изучение деталей сгорания, необходимое для изменения мощности двигателя.
Таким образом, по этим причинам двигатель, будь то 2-тактный или 4-тактный, спроектирован в соответствии с диаграммой фаз газораспределения, так что движение поршня от ВМТ до НМТ обеспечивается с идеальным моментом открытия и закрытия впуска. и выпускных клапанов соответственно.

ГРАФИЧЕСКАЯ СХЕМА РАБОТЫ КЛАПАНОВ ДЛЯ 4-ТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (БЕНЗИНОВЫХ И ДИЗЕЛЬНЫХ)

Как мы все знаем, в 4-тактных двигателях цикл завершается в 4 такта: всасывание, сжатие, расширение и выпуск. Соотношение между клапанами (впускной и выпуск) и движение поршня от ВМТ к НМТ представлено графиком, известным как диаграмма фаз газораспределения.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ

Такт всасывания-

Цикл двигателя начинается с этого такта, Впускной клапан открывается, когда поршень, находящийся в ВМТ, начинает двигаться к НМТ и воздушно-топливная смесь в случае бензина и свежий воздух в случае дизельного двигателя начинает поступать в цилиндр, пока поршень не достигнет НМТ.

Такт сжатия-

После такта всасывания поршень снова начинает двигаться от НМТ к ВМТ, чтобы сжать топливовоздушную смесь (бензиновый двигатель) и свежий воздух (дизельный двигатель), что, в свою очередь, повышает давление внутри цилиндра, которое необходимы для сгорания топлива.

 Впускной клапан закрывается во время этой операции, чтобы обеспечить захват камеры для сжатия топлива.

Такт расширения-

После сжатия топлива происходит сгорание топлива, которое, в свою очередь, толкает поршень, находящийся в ВМТ, к НМТ, чтобы сбросить давление, создаваемое сгоранием, и получить выходную мощность.
Примечание. В бензиновом двигателе сгорание происходит за счет искры, создаваемой свечой зажигания.
 В бензиновом двигателе воздух и топливо поступают в цилиндр во время такта всасывания.
 В дизельном двигателе сгорание происходит за счет высокой степени сжатия, обеспечиваемой тактом сжатия, который отвечает за повышение температуры внутри цилиндра до температуры самовоспламенения дизельного топлива и наддувочного воздуха.
 В дизельном двигателе свежий воздух поступает внутрь цилиндра во время такта всасывания, и топливо распыляется топливными форсунками по воздуху.

Такт выпуска —

После такта расширения поршень, находящийся в НМТ, начинает двигаться к ВМТ, после чего открывается выпускной клапан для удаления остаточного сгорания
 Выпускной клапан закрывается после достижения поршнем ВМТ.

РЕАЛЬНЫЙ ИЛИ ПРАКТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

В такте всасывания 4-тактного двигателя впускной клапан открывается на 10-20 градусов раньше ВМТ для надлежащего впуска воздуха-топлива (бензин) или воздуха (дизель), что также обеспечивает очистку оставшихся остатки сгорания в камере сгорания.
 Когда поршень достигает НМТ, начинается такт сжатия, и снова поршень начинает движение к ВМТ. Впускной клапан закрывается на 25-30 градусов после НМТ во время такта сжатия, что обеспечивает полный захват камеры сгорания для сжатия воздуха- топливо (бензиновый двигатель) и воздух (дизельный двигатель).

 Во время такта сжатия при движении поршня к ВМТ сгорание топлива происходит за 20-35 градусов до ВМТ, что обеспечивает правильное сгорание топлива и правильное распространение пламени.
 Такты расширения начинаются из-за сгорания топлива, что, в свою очередь, снижает давление внутри камеры сгорания и обеспечивает вращение коленчатого вала. Поршень перемещается от ВМТ к НМТ во время такта расширения, который продолжается 30-50 градусов до НМТ.
 Выпускной клапан открывается за 30-50 градусов до НМТ, что, в свою очередь, запускает такт выпуска, а выброс остатка сгорания происходит с перемещением поршня от НМТ к ВМТ, которое продолжается до 10-20 градусов после достижения поршнем ВМТ.
Как видим за весь цикл двигателя клапаны перекрываются 2 раза т.е. закрытие обоих клапанов на такте сжатия и открытие обоих клапанов на такте выпуска.

ГРАФИЧЕСКАЯ СХЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛАПАНОВ ДЛЯ 2-ТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

В 2-тактном бензиновом двигателе, как мы все знаем, цикл двигателя завершается в 2 такта, т. е. такта расширения и такта сжатия. Впуск топлива и остаточный выхлоп происходят соответственно во время этих 2 тактов .

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗ

Такт расширения-

В начале такта расширения поршень, находящийся в ВМТ, начинает двигаться к НМТ за счет сгорания сжатого воздуха-топлива (бензиновый двигатель) и (дизельного топлива в дизельном двигателе) на такте сжатия и получается выходная мощность.
 Воздух-топливо (бензиновый двигатель) и воздух (дизельное топливо) поступает через впускное отверстие во время тактов расширения, когда поршень перемещается от ВМТ к НМТ во время этого такта.
 Ход расширения продолжается до тех пор, пока поршень не достигнет НМТ.

Такт сжатия-

В конце такта расширения поршень, находящийся в НМТ, начинает двигаться к ВМТ, и начинается сжатие воздушно-топливного (бензиновый двигатель) и дизельного распыляемого заряда (дизельный двигатель) вместе с выпуском продуктов сгорания. остаточное через выпускное отверстие из-за движения поршня от НМТ к ВМТ.
 Поршень закрывает впускной и выпускной каналы из-за своего перемещения от НМТ к ВМТ, что, в свою очередь, повышает давление внутри камеры сгорания.
 В конце такта сжатия, т.е. когда поршень достигает ВМТ, происходит сгорание топливовоздушной смеси (бензиновый двигатель) за счет искры и впрыска дизельного топлива (дизельный двигатель) за счет высокого давления, И цикл повторяется снова.

РЕАЛЬНЫЙ ИЛИ ПРАКТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

 Перед тактом расширения, т.е. завершением такта сжатия, впускное отверстие открывается на 10-20 градусов до того, как поршень достигает ВМТ, что, в свою очередь, запускает такт расширения из-за сгорания воздушно-топливной смеси. (бензиновый двигатель) из картера, а воздух (дизельный двигатель) поступает из впускного отверстия, которое, в свою очередь, толкает поршень к НМТ.
 Впускное отверстие закрывается на 15-20 градусов после ВМТ во время такта расширения двухтактного двигателя.
 Из-за движения поршня от ВМТ к НМТ во время такта расширения выпускное отверстие открывается на 35-60 градусов до того, как поршень достигнет НМТ, что, в свою очередь, запускает выпуск остатка сгорания.
 Перепускное отверстие открывается на 30-45 градусов до НМТ для процесса очистки.
 Когда поршень перемещается от НМТ к ВМТ, порт перекачки закрывается на 30-45 градусов после НМТ, что, в свою очередь, останавливает процесс продувки.
 При движении поршня от НМТ к ВМТ выпускной клапан закрывается на 35-60 градусов после НМТ, что приводит к заклиниванию камеры сгорания и увеличению давления внутри камеры сгорания за счет начала такта сжатия, и цикл начинается заново.
 Воздушно-топливная смесь (бензиновый двигатель) и воздух (дизельный двигатель) подается в цилиндр при открытии перепускного отверстия.
Примечание. Открытие и закрытие клапанов за несколько градусов до ВМТ и НМТ необходимо для нормальной работы двигателя, так как зазоры в этом градусе обеспечивают правильное завершение работы тактов и предотвращают дефекты двигателя, такие как детонация, а также вызывают меньший выброс вредных веществ.
 Для модификации мощности регулируются фазы газораспределения, что, в свою очередь, увеличивает мощность и крутящий момент двигателя, но снижает экономичность.
В этой статье мы узнали о фазе газораспределения диаг

Опубликовано в Motores

Диаграмма фаз газораспределения четырехтактного двигателя SI — работа на низких и высоких скоростях

🔗Работа четырехтактного двигателя с искровым зажиганием с диаграммой PV
🔗Газовая диаграмма портов двухтактного двигателя

Что подразумевается под фазы газораспределения двигателя?

Фаза газораспределения – это регулировка клапанов двигателя, в соответствии с которой они должны открываться и закрываться во время рабочего цикла. На диаграмме показано время открытия и закрытия впускного и выпускного клапана в течение одного полного цикла из четырех тактов. Время газораспределения является одним из важных факторов, влияющих на объемный КПД двигателя. И впускные, и выпускные клапаны точно синхронизированы, чтобы обеспечить наиболее удовлетворительный результат для нормальных условий эксплуатации. Кулачки управления клапаном обеспечивают открытие и закрытие клапана. Специально разработанная настройка кулачка определяет и контролирует синхронизацию клапана.

Для бесперебойной работы клапана требуется ограниченный период времени для надлежащего открытия и закрытия клапана, это небольшое время называется временем опережения. [Что известно как время опережения в фазе газораспределения?]. На рисунке показаны фазы газораспределения четырехтактного двигателя с искровым зажиганием как для низкой скорости, так и для высокой скорости.

Указанные углы немного отличаются в зависимости от конструкции двигателя.

Фазы впускного клапана

Теоретически впускной клапан должен открываться в ВМТ (ВМТ). Однако почти во всех двигателях SI впускной клапан открывается на несколько градусов до ВМТ, чтобы гарантировать, что клапан полностью открыт, и свежий заряд поступает в цилиндр, когда поршень достигает ВМТ. Впускной клапан открывается за 10° до ВМТ как для тихоходного двигателя, так и для высокооборотного двигателя. Когда поршень отходит от головки блока цилиндров, двигатель всасывает в цилиндр новый заряд.

Когда поршень достигает НМТ (нижней мертвой точки) и снова поднимается во время такта сжатия, инерция протекающей воздушно-топливной смеси стремится продолжить подачу заряда в цилиндр. Инерция имеет тенденцию удерживать впускной клапан открытым в течение короткого периода времени. Если впускной клапан остается открытым далеко за пределами НМТ, такт сжатия вытесняет некоторое количество свежего заряда с последующим снижением объемного КПД. Следовательно, впускной клапан должен закрываться относительно рано после достижения НМТ. Для тихоходного двигателя инерция протекающего заряда также мала, и впускной клапан закрывается на 10° после НМТ. Для высокоскоростного двигателя всасываемый заряд имеет более высокую инерцию, он вызывает эффект «тарана», когда поршень движется вверх во время такта сжатия. Эффект тарана имеет тенденцию накапливать больше свежего заряда в цилиндре. Чтобы воспользоваться эффектом поршня, в высокоскоростном двигателе закрытие впускного клапана задерживается. Для высокоскоростного двигателя впускной клапан закрывается на 60° после НМТ. Если обороты высокоскоростного двигателя выходят за пределы его рабочего диапазона, поток заряда может засориться из-за трения. Эта потеря может стать больше, чем преимущества эффекта тарана, и заряд на цилиндр за цикл упадет.

🔗Изменяемая фаза газораспределения VVT двигателя внутреннего сгорания — Преимущества

Фаза выпускного клапана

Выпускной клапан обычно открыт до достижения поршнем НМТ (во время такта расширения).