2.3 Определение основных параметров клапанного узла

Компоновка клапанного узла

Для газообмена в современных автомобильных двигателях применяются клапанные механизмы, выполненные по верхнеклапанной схеме.

При конструировании клапанного механизма необходимо стремиться к максимально возможному удовлетворению двух противоположных требований:

1) получение максимальных проходных сечений, обеспечивающих хорошее наполнение и очистку цилиндра;

2) сокращение до минимума массы подвижных деталей газораспределения для уменьшения инерционных нагрузок.

Выполнение этих противоречивых требований осуществляется в последние годы наиболее усиленно по следующим направлениям.

Первое направление - применение многоклапанных схем. С каждым годом растет число двигателей, особенно легковых автомобилей, имеющих не два клапана на цилиндр (впускной и выпускной), а три, четыре (Рис. 2.1.) и даже пять клапанов на цилиндр. Стремление перехода на многоклапанные конструкции обусловлено возможностью получения повышенных значений коэффициента наполнения, а следовательно, и большей литровой мощности двигателя.

Рис. 2.1 Возможные схемы расположения клапанов: а-в двухклапанной головке; б-в трехклапанной головке; в-в четырехклапанной головке

Если сегодня максимальная литровая мощность двигателей легковых автомобилей с двумя клапанами на цилиндр составляет 40-52 кВт/л, то многоклапанные двигатели серийных автомобилей имеют литровую мощность порядка 75 кВт/л и выше. Четырехклапанные головки блока позволяют увеличить проходные сечения в клапанах по сравнению с двухклапанными головками до 30%, а при использовании шатровых камер сгорания и наклонных клапанов эта разница увеличивается еще больше. Кроме того, с увеличением количества клапанов уменьшается диаметр каждого из них, что приводит к повышению жесткости головки и улучшению ее охлаждения.

Вместе с тем двухклапанные двигатели продолжают иметь широкое распространение, а подавляющее большинство дизелей оснащены механизмом газораспределения подобного типа.

Вторым направлением совершенствования конструкции механизма газораспределения является переход от профилирования кулачков по заданным законам образования профиля кулачка к профилированию кулачка в соответствии с заданным законом его движения (безударные кулачки). Это направление связано с развитием современной тенденции повышения форсирования двигателей за счет повышения частоты вращения до 7000-8000 мин^-1. Для двигателя с высокой частотой вращения, наряду с определенным профилем кулачка, крайне важно обеспечить такой закон движения клапана, который бы не создавал резких (мгновенных) изменений скорости и особенно ускорений движения клапана. Чтобы получить безударную работу механизма газораспределения двигателя, необходима высокая точность обработки кулачка. Поэтому безударные кулачки получили широкое распространение в основном на двигателях легковых автомобилей.

Третье направление связано с оснащением механизма газораспределения, особенно четырехклапанных двигателей, гидравлическими толкателями, что позволяет отказаться от теплового зазора в механизме газораспределения.