Устройство военной автомобильной техники
Шрифт:
К деталям клапанной группы относятся (рис. 2.6): клапан; клапанная пружина с деталями крепления; направляющая втулка; седло клапана; механизм вращения выпускного клапана.
Клапан служит для закрытия и открытия каналов в головке блока цилиндров. Основные элементы клапана: тарелка пружины клапана, сухарь клапана, пружина клапана, головка клапана, стержень клапана.
Для впускного клапана применяют износостойкую хромокремнистую сталь, для выпускного – особую жаропрочную (хромоникель-марганцовистую). Клапан изготовляется путем высадки из прутковой стали, после высадки клапан подвергается обработке резанием и термообработке. Торец стержня клапана дополнительно закаливается до высокой твердости, чтобы уменьшить его износ при работе.
Головка
Для повышения надежности выпускных клапанов применяют специальные устройства для их проворачивания. При этом исключается возможность образования нагара на рабочей фаске. Вовремя работы выпускного клапана он принудительно поворачивается.
Механизм вращения выпускного клапана состоит из: неподвижного корпуса; пяти шариков и их возвратных пружин; дисковой пружины; упорной шайбы, на которую давит пружина через замочное кольцо. Упорная шайба и дисковая пружина с зазором надеты на выступ корпуса, который находится в специальном гнезде головки блока. При закрытом клапане усилие пружины через упорную шайбу передается на наружную кромку дисковой пружины, опирающейся внутренней кромкой на заплечник корпуса.
Во время открытия клапана усилие клапанной пружины увеличиваются под действием возросшего усилия, дисковая пружина, опираясь на шарики, распрямляется; между внутренней кромкой пружины и заплечником корпуса появляется зазор, и усилие пружины начинает передаваться на шарики, которые, перекатываясь по наклонным поверхностям углублений, поворачивают дисковую пружину и упорную шайбу на некоторый угол, а с ним пружину клапана и клапан.
Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины уменьшается, прогиб дисковой пружины возрастает; она опирается на заплечник корпуса, освобождая шарики, которые под действием пружин корпуса возвращаются в исходное положение, заклиниваясь между шайбой и наклонной поверхностью корпуса. Стержень клапана перемещается в направляющей втулке, которая обеспечивает посадку клапана в седло без перекоса. На двигателе применены металлокерамические втулки, обладающие хорошими антифрикционным свойствами. Втулки запрессованы в головку блока и фиксируются стопорным кольцом. Зазор впускных клапанов равен 0,05—0,09 мм, у выпускных – 0,08—0,12 мм. Для исключения попадания масла в камеры сгорания на стержень впускных клапанов ставятся маслосъемные резиновые колпачки.
Под все клапаны в головку блока запрессованы седла клапанов из жаростойкого чугуна.
Клапанная пружина удерживает клапан в закрытом положении, обеспечивая плотную посадку его на седло, а также постоянно прижимает толкатель к кулачку, воспринимает силы и инерции. Пружины изготовлены из специальной проволоки путем холодной ее навивки. После изготовления пружины подвергают дробеструйной обработке. Пружина крепится на стержне в сжатом состоянии с помощью опорной шайбы с коническими разрезными сухарикам, которые входят в выточку на стержне клапана и зажимаются на клапане конусной частью опорной шайбы. Шайбу и сухарики изготавливают из стали и цианируют. Под пружину на головку блока ставят стальную цианированную шайбу. Пружина удерживает клапан в открытом состоянии с усилием 20–25 кгс.
Для предотвращения появления резонансных колебаний пружины шаг витков ее делается переменным. Витки с малым шагом соприкасаются, и жесткость пружины возрастает, в результате чего изменяется частота собственных колебаний пружины и они чистятся.
2.3. Фазы газораспределения двигателя
При рассмотрении рабочих циклов двигателей установлено, что клапаны открываются и закрываются с некоторым опережением или запозданием, что необходимо для улучшения наполнения цилиндров свежим зарядом (воздухом), лучшей их очистки от отработавших газов.
Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала по отношению к соответствующим мертвым точкам, называют фазами газораспределения и изображают в виде круговых диаграмм (рис. 2.7).
Рис. 2.7. Фазы газораспределения
Впускной клапан открывается с опережением 31° (ЗИЛ-131) и 10° (КамАЗ) до прихода поршня в ВМТ. Поэтому при достижении поршня в ВМТ проходное сечение будет достаточно большим, и наполнение цилиндров улучшается. Закрывается впускной клапан с опозданием 83° (ЗИЛ-131) и 46° (КамАЗ), благодаря чему горючая смесь (воздух) продолжает заполнение цилиндров по инерции. Это также улучшает наполнение.
Выпускной клапан открывается с опережением 67° (ЗИЛ-131) и 66° (КамАЗ) до прихода поршня в НМТ конца такта расширения. Поршень движется вниз, а отработавшие газы под повышением давления уже начинают выходить из цилиндров, поэтому при такте выпуска поршень совершает меньшую работу на удаление отработавших газов. Закрытие выпускного клапана происходит с запаздыванием 47° (ЗИЛ-131) и 10° (КамАЗ-740) после перехода поршня ВМТ. В этом случае используется инерция отработавших газов и их отсасывающее действие в выпускном трубопроводе.
Из диаграмм видно, что на некоторый угол (78° для ЗИЛ-131 и 20° для КамАЗ-740) оба клапана открыты. Этот период называется углом перекрытия клапанов. При нем происходит продувка цилиндров свежим зарядом (воздухом).
Таким образом перекрытие выпускного клапана с опережением и закрытие его с опозданием улучшают очистку цилиндров от отработавших газов.
Для правильной установки фаз газораспределения необходимо распределительные шестерни двигателя точно соединить по меткам.
2.4. Особенности кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов камаз
2.4.1. Блок цилиндров, головки блока, поддон
Перегородки блока имеют специальное оребрение и вместе с боковыми стенками и цилиндровой частью создают жесткую конструкцию. Высокая жесткость обеспечивается также и тем, что плоскость разъема картера расположена ниже оси коленчатого вала.
В верхней и нижней частях блока расточены гнезда под установки толстостенных гильз мокрого типа. Рабочая поверхность гильз закаливается ТВЧ, тщательно шлифуется и полируется, изготовление гильзы из специального чугуна с перлитной структурой и его термическая обработка исключают установку вставки в верхнюю часть гильз. В верхней части гильзы имеется упорный бурт, нижней плоскостью которого она устанавливается на соответствующий упорный торец блока цилиндров. Верхний торец бурта имеет выступ, предохраняющий прокладку головки цилиндра от непосредственного воздействия на нее горячих газов, а выступ бурта над плоскостью блока обеспечивает надежное уплотнение газового стыка. Центрирование гильзы осуществляется при помощи двух обработанных поясов: верхнего и нижнего, размещенных на ее наружной поверхности. Нижний пояс гильзы уплотняется двумя резиновым кольцами, которые устанавливаются в канавки блока. Уплотнение гильзы в верхней части надежно осуществляется упорным буртом и прокладкой головки цилиндров.