Тема № 3. Механизм газораспределения. Анализ работы и основы расчета.
Организация высококачественного процесса газообмена в двигателях определяется рядом конструктивных и эксплуатационных факторов. К основным оптимизируемым (параметрам системы газообмена относят аэродинамические характеристики впускной и выпускной систем, фазы газораспределения, законы изменения проходного сечения клапанов в четырехтактных двигателях или окон (клапанов) в двухтактных двигателях.
При конструировании двигателей сопротивление впускной системы уменьшают за счет создания обтекаемых (профилируемых) форм, выбора оптимальных сечений и поворотов по всей длине впускного тракта, а также увеличения диаметров или установки дополнительных впускных клапанов при создании необходимой суммарной площади их проходных каналов.
При проектировании выпускного тракта стремятся достичь его наибольшей пропускной способности при минимальных проходных сечениях и энергетических потерях. В результате очистка камеры сгорания от продуктов сгорания – наиболее полная и повышается эффективность работы агрегата турбо–наддува при использовании энергии отработавших газов.
На процесс газообмена значительно влияют фазы газораспределения, которые задают угловыми координатами поворота кривошипа коленчатого вала относительно в.м.т. или н.м.т. и определяют таким образом продолжительность процессов и их последовательность в рабочем цикле двигателя. Оптимальные значения фаз газораспределения и диаметра впускных и выпускных трубопроводов с повышением частоты вращения должны увеличиваться, а длина трубопроводов уменьшаться. Все эти значения устанавливают для режима максимального крутящего момента двигателя, что соответствует максимально возможному значению коэффициента наполнения. Процессом газообмена управляет механизм газораспределения.
В четырехтактных двигателях применяют клапанные механизмы газораспределения, включающие в себя распределительный вал с кулачками и привод к нему от коленчатого вала, клапаны и детали их привода от распределительного вала (толкатели, штанги, коромысла, пружины и др.).
Время открытия и закрытия клапанов, законы их движения определяются профилями кулачков, углами их заклинки и кинематической схемой привода.
Рисунок 3.1. К расчету проходного сечения клапана механизма газораспределения двигателя
В тракторных, автомобильных и комбайновых двигателях механизмы газораспределения выполняют в основном с верхним расположением клапанов, что дает возможность создания компактной камеры сгорания с малыми относительными поверхностями охлаждения.