Газораспределение четырехтактных дизелей

Впуск в цилиндр свежего воздуха и выпуск отработавших продуктов сгорания осуществляют впускные и выпускные клапана. Это обычно клапана тарельчатого типа, которые открываются внутрь цилиндров.

Механизм привода клапана показан на рис. 24.

На распределительном валу 7 находится кулачковая шайба 6. При набегании выступа шайбы на ролик 5 штанга 4 движется верх. Верхний конец штанги при этом давит на упор 1 левого конца клапанного рычага коромысла 2, правый конец которого давит на тарелку 3 штока клапана и открывает его. Когда выступ кулачковой шайбы уходит от ролика рычага 8, клапан закрывается под действием пружины.

В некоторых типах двухтактных двигателей отработавшие газы выпускаются через клапаны значительных размеров. Из-за значительных усилий привод таких клапанов делают гидравлическим.

Как следует из рассмотрения индикаторной диаграммы и теоретических циклов ДВС, впускные и выпускные клапаны должны открываться и закрываться в мертвых точках. Фактически же все клапаны открываются с опережением, а закрываются с запаздыванием (т.е. с опережением – это когда поршень еще не дошел до мертвой точки, а с запаздыванием – когда поршень уже прошел мертвую точку). Для удобства оценки этого опережения или запаздывания применяется круговая диаграмма фаз газораспределения, на которой это несовпадение показывают градусы поворота коленвала.

Как уже было отмечено, в четырехтактном двигателе цикл осуществляется в течение двух поворотов коленвала, поэтому круговую диаграмму (для удобства нанесения обозначений) выполняют спиральной (рис. 25).

Из диаграммы видно, что впускной клапан открывается с опережением D _вп, что составляет 18÷30° по углу поворота коленвала. За счет этого обеспечивается лучшее подсасывание свежего заряда воздуха за счет инерции столба отработавших продуктов сгорания – не следует забывать, что в это же время заканчивается четвертый такт – выхлоп, т.е. выхлопной клапан открыт – об этом ниже.

Закрывается впускной клапан обычно с запаздыванием на 18÷45° после НМТ (угол δ_вп) для увеличения продолжительности заполнении цилиндра свежим воздухом.

После заполнения цилиндра сжатым воздухом начинается сжатие, в конце которого в цилиндр впрыскивается топливо. Для обеспечения перемешивания распыленного топлива с воздухом топливо подается в цилиндр до прихода поршня в ВМТ с углом опережения ≈10÷30° по углу поворота коленчатого вала. В этом случае самовоспламенение топливной смеси произойдет в ВМТ. Очевидно, что с увеличением частоты вращения коленвала этот угол должен тоже увеличиваться (если этого не произойдет, процесс самовоспламенения будет происходить все дальше за ВМТ). Это изменение опережения подачи топлива в дизелях стало возможно только в последних «интеллектуальных» двигателях с компьютерным управлением процессом впрыска топлива. На автомобильных двигателях, в которых сжимается топливная смесь (смесь карбюрированного топлива с воздухом всасывается в цилиндр в первом такте), давно используется вакуумное опережение зажигания – чем больше обороты, тем больше вакуум во всасывающем патрубке и тем больше разворачивается корпус распределителя зажигания навстречу вращающемуся бегунку, вызывающему искру. Искра подается тем раньше, чем больше частота вращения.