2.2 Профилирование кулачков распределительного вала

Определение проходных сечений клапанов

Проектирование механизма газораспределения начинают с определения проходных сечений в седле клапана F_кл и в горловине F_гор (рис.2). Площадь проходного сечения в клапане определяют при условии неразрывности потока несжимаемого газа по условной средней скорости в сечении седла при максимальном подъеме клапана на режиме номинального числа оборотов:

(2.1)

где - средняя скорость поршня, м/с;

F_п - площадь поршня, см²;

i_кл - число одноименных клапанов;

щ_вп-скорость газа в проходном сечении клапана (для впускного клапана должна быть равна или меньше скорости, принятой в тепловом расчете при определении потерь давления на впуске Др_а), м/с.

Рис. 2.2. Расчетная схема проходного сечения в клапане

Проходное сечение в горловине не должно ограничивать пропускную способность впускного (или выпускного) тракта. Учитывая, что через горловину проходит стебель клапана, ее площадь обычно принимают

F_гор =(l.l-l.2)F_кл.

Диаметр горловины (мм)

(2.2)

Максимальный диаметр горловины ограничивается возможностью размещения клапанов в головке блока при заданных диаметре D цилиндра, конструктивной схеме газораспределения и типе камеры сгорания. В связи с этим значение d_гор впускного клапана, полученное по формуле (4.2), не должно быть больше:

d_гор = (0.42-0.46)D-для бензиновых двигателей с клиновидной и плоскоовальной камерами сгорания;

d_гор = (0.46-0.52)D-для бензиновых двигателей с полусферическими камерами сгорания;

d_гор = (0.35-0.52)D-для бензиновых двигателей с камерами сгорания прочих типов;

d_гор = (0.35-0.40)D-для вихрекамерных и предкамерных дизелей;

d_гор = (0.38-0.42)D-для дизелей с неразделённой камерой сгорания.

Диаметры горловин выпускных клапанов обычно принимают на 10-20% меньше d_гор впускных клапанов.

Проходное сечение клапана с коническим уплотнением (см. рис. 2.2) при высоте подъема клапана h_кл в рассматриваемый момент времени

(2.3)

где d_гор = d₁ диаметр горловины, равный малому диаметру посадочного конуса клапана (при d_гор > d₁ площадь F_кл определяют по формулам для двух участков подъема клапана), см; б-угол фаски клапана (у современных двигателей б =45° для выпускных клапанов, б =45° и реже б = 30° для впускных клапанов);

(2.4)

(2.5)

Максимальную высоту подъема клапана (см) при известных значениях F_кл и б определяют из уравнений:

(2.6)

(2.7)

Максимальная высота подъема клапана в автомобильных двигателях изменяется в пределах h_{кл max}=(0.18 - 0.30)d_гор, а в тракторных- h_{кл max}=(0.16 - 0.24)d_гор. Для угла б = 45° величину h_{кл max} берут по верхнему пределу.

Окончательная проверка установленных значений диаметра горловины и высоты подъема клапана, а также выбранных в тепловом расчете фаз газораспределения проводится по условной скорости щ_{вп инт} потока, определяемой по интегральной проходной площади в седле клапана.

Так как интегральную площадь (время-сечение)- определяют по диаграмме подъема клапана F_кл = F(t) за время его перемещения от в.м.т. (или н.м.т.) до н.м.т. (или в.м.т.), то щ_{вп инт} находят после установления профиля кулачка и построения кривой подъема клапана.