Механизм газораспределения

Механизм газораспределения служит для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси и выпуска отработавших газов.

Мотоциклетные двигатели отечественного производства имеют бесклапанное газораспределение (двухтактные) и клапанное (четырехтактные).

При бесклапанном газораспределении открытие и закрытие впускных, выпускных и продувочных окон производится поршнем, движущимся внутри цилиндра. В этом случае поршень, кроме своей основной работы, выполняет роль механизма газораспределения. Этот механизм прост и не требует регулировки.

В двухтактном двигателе подача горючей смеси в цилиндр происходит в тот момент, когда из него еще не удалены отработавшие газы, а давление в нем выше атмосферного. Введение горючей смеси в таких условиях осуществляется способом продувки. Роль продувочного механизма выполняют: поршень, цилиндр и картер. Такая продувка называется кривошипно-камерной.

Через впускные окна горючая смесь поступает из карбюратора в картер двигателя. Перепускные окна соединяют картер двигателя с цилиндром, а выпускные соединяют цилиндр с атмосферой. Поршень в определенной последовательности открывает окна, соединяя картер и внутреннюю полость цилиндра с соответствующим патрубком или каналом в теле цилиндра.

В зависимости от расположения перепускных (продувочных) и выпускных окон и их количества типы продувок бывают: возвратно-петлевые (односторонние), поперечные, крестовидные (см. рис. 9).

Наиболее распространена возвратно-петлевая продувка, применяемая на большинстве двигателей отечественных мотоциклов (М-105, "Восход", ИЖ-П2, ИЖ-Ю2).

При всех рассмотренных типах продувок начало открытия и конец закрытия поршнем впускного, перепускного клапанов происходит на расстояниях, одинаково удаленных от мертвых точек. Такие продувки называются симметричными; фазы их газораспределения также симметричны. Так, например, в диаграмме двигателя мотоцикла ИЖ-П (рис. 19) фаза впуска начинается за 60,5° до в. м. т. и заканчивается через 60,5° угла поворота коленчатого вала после в. м. т. Фазы выпуска и продувки начинаются до н. м. т. и заканчиваются после н. м. т. также через равное количество градусов поворота коленчатого вала.

Рис. 19. Диаграмма фаз газораспределения двигателя мотоцикла ИЖ-П

Для лучшего наполнения цилиндра свежей горючей смесью и полной очистки его от отработавших газов в двухтактных двигателях открытие и закрытие окон происходит с запаздыванием или упреждением мертвых точек. Моменты начала открытия и конец закрытия впускного и выпускного окон (а для четырехтактного двигателя - клапанов) называются фазами газораспределения.

Клапанное газораспределение имеют четырехтактные карбюраторные двигатели. В зависимости от расположения клапанов механизмы клапанного газораспределения делятся на два типа: с нижними (боковыми К-750) и верхними (или подвесными М-62) клапанами. Отличительным признаком механизма с нижними клапанами является расположение клапанов в цилиндре, а механизма с верхними клапанами - в головке цилиндра.

Наиболее простой механизм газораспределения при нижнем расположении клапанов (рис. 20) состоит из клапана, седла, направляющей втулки, пружины, опорной шайбы, теплоизолирующей шайбы пружины, запорных сухариков, толкателя с регулировочным винтом и гайкой, кулачковых валиков с подшипниками, большой и малой распределительных шестерен.

Рис. 20. Механизм газораспределения нижнеклапанного двигателя: 1 - клапан; 2 - седло; 3 - направляющая втулка; 4 - теплоизолирующая шайба пружины; 5 - пружина; 6 - запорные сухарики; 7 - опорная шайба; 8 - регулировочный винт; 9 - гайка; 10 - толкатель; 11 - кулачковые валики; 12 - большая распределительная шестерня; 13 - малая распределительная шестерня

Клапан к седлу прижимает пружина. При вращении коленчатого вала его малая распределительная шестерня вращает большую распределительную шестерню, жестко связанную с кулачковым валиком. По мере вращения кулачкового валика его кулачки через толкатели поднимают клапаны на высоту 6-8 мм от седла. Каждый клапан должен открываться один раз за два оборота коленчатого вала, поэтому распределительный вал вращается в два раза медленнее коленчатого, для этого его шестерня имеет вдвое больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала.

Для обеспечения плотного прилегания клапана к седлу, при удлинении деталей клапанного механизма от нагрева во время работы двигателя, между стержнем клапана и болтом толкателя устанавливается тепловой зазор. На холодном двигателе мотоцикла К-750 он равен 0,1 мм. Регулировка зазора производится регулировочным винтом толкателя.

Верхнеклапанный механизм М-62 (рис. 21) работает по следующему принципу. Ведущая шестерня коленчатого вала 6 через зацепленную с ней шестерню распределительного вала 5 приводит его во вращение. Кулачки распределительного вала, набегая на толкатели 4, передвигают их вверх. Толкатели поднимают штанги 3, а те, в свою очередь, через коромысло 2 нажимают на стержень клапана 1 и, преодолевая силу сжатия пружин, открывают его. Регулировка теплового зазора производится регулировочным болтом в коромысле.

Рис. 21. Механизм газораспределения верхнеклапанного двигателя: 1 - клапан; 2 - коромысло; 3 - штанга; 4 - толкатель; 5 - распределительный вал; 6 - коленчатый вал

Для лучшего наполнения цилиндра свежей горючей смесью и хорошей очистки его от отработавших газов в двухтактных двигателях открытие и закрытие окон, а в четырехтактных - клапанов происходит не в момент нахождения поршня в одной из мертвых точек, а с запаздыванием или упреждением.

Моменты начала открытия и конца закрытия впускного и выпускного клапанов (для двухтактных двигателей - окон) называются фазами газораспределения.

Опережение открытия и запаздывание закрытия впускного клапана увеличивает период впуска, за счет чего повышается наполнение цилиндра свежей горючей смесью. Период выпуска на двигателях также увеличивается, что улучшает очистку цилиндра от остатков сгоревших газов. При этом впускной и выпускной клапаны (окна) в течение определенного промежутка времени открыты одновременно. Этот период называется перекрытием.

Фазы газораспределения двигателя мотоцикла К-750 (рис. 22) на впуск и выпуск имеют по 348°. Перекрытие клапанов составляет 76° + 52° = 128°. На двигателе мотоцикла М-62 фазы газораспределения на впуск и выпуск имеют по 314°, перекрытие составляет 57° + 37° = 94°.

Рис. 22. Диаграмма фаз газораспределения двигателя мотоцикла К-750

Декомпрессор двухтактного двигателя служит для продувки цилиндра и картера, уменьшения сжатия в момент поворачивания коленчатого вала и остановки двигателя. Он состоит из корпуса, клапана с рычажком, пружинки и троса. Рычажок управления декомпрессора установлен на руле.

Разборка двигателя производится: для снятия цилиндров, притирки клапанов, очистки от нагара или замены поршневой группы. Для снятия цилиндров и головок применяют частичную разработку, не снимая двигатель с рамы.

Для снятия головок цилиндров на мотоциклах М-62 отсоединяют выпускные трубы и карбюраторы, отвертывают крышку клапанного механизма, снимают головки цилиндров вместе со стойками коромысел и вытаскивают штанги.

На мотоцикле К-750 головки цилиндров снимаются путем отвертывания болтов, соединяющих их с цилиндрами, при этом выпускные трубы и карбюраторы не трогают. Сами цилиндры снимают после отвертывания гаек, которыми они крепятся к шпилькам, установленными на картере двигателя. При снятии цилиндров надо обязательно снять крышки клапанных коробок.

Проворачивать коленчатый вал без цилиндров не рекомендуется во избежание поломки поршней.

Поршневые кольца снимаются с поршня при помощи пластин из фольги или металла толщиной 0,5 мм и шириной 4-5 мм. Пластины, вставленные между кольцом и поршнем, передвигают по поршню от места стыка (замка) кольца, приподнимая его из канавки. Когда все пластины будут расположены на равном расстоянии друг от друга, кольцо выйдет из зацепления с поршнем и снимается без деформации (рис. 23).

Рис. 23. Снятие и установка поршневых колец с помощью стальных пластинок

Чтобы разъединить поршень с шатуном, стопорные кольца вытаскивают из бобышек, затем выпрессовывается палец. Это делают с помощью медного стержня, диаметром меньше поршневого пальца ударяя по нему молотком, а под противоположную сторону поршня ставят деревянную опору.

Кольца должны быть установлены в те же канавки, в которых они находились. Выполняют это также с помощью пластин. Кольцо надевают на концы пластин, слегка разводят и надевают на поршень, передвигая до канавки, затем вытаскивают пластины, кольцо садится в канавку.

Надевая цилиндр на поршень, кольцо сжимают рукой или с помощью специального приспособления.

Клапаны при разборке снимают также с помощью специального приспособления (рис. 24). Вилку этого приспособления ставят на опорную шайбу клапанной пружины, упирают болт в тарелку клапана и, завертывая его, сжимают пружину и вынимают сухарики. После этого отвертывают болт, пружина при этом разжимается и все детали клапана снимаются. Для сборки используют это же приспособление. Клапаны надо вставлять в те же седла, к которым они притирались.

Рис. 24. Съемник пружин клапана

Более детально можно разобрать двигатель, сняв его с рамы. Частичная разборка двигателя ИЖ-П также делается без снятия его с рамы, если необходимо: снять цилиндр, головку цилиндра и поршень, распрессовать и заменить втулку верхней головки шатуна, снять генератор, заменить ведущую звездочку задней передачи и передней цепной передачи, заменить или отрегулировать муфту сцепления и разобрать коробку передач с ее механизмами.

Для снятия головки цилиндра отвертываются шесть гаек. Спустив смазку из картера, снимают левую и правую крышки картера и лишь после этого разбирают перечисленные выше агрегаты.

В процессе эксплуатации мотоцикла в двигателе за счет уменьшения компрессии происходит потеря мощности. Уменьшение компрессии наблюдается при износе цилиндра, поршня, компрессионных колец, образования большого зазора в замке кольца (больше 0,2 мм), в случае пригорания колец в канавках поршня, а также при прорыве газами медно-асбестовой прокладки между цилиндром и головкой.

Изношенный цилиндр для последующей эксплуатации восстанавливается путем его расточки до предела, соответствующего ремонтному размеру поршня. Заводы-изготовители выпускают поршни двух ремонтных размеров, которые обозначаются "1Р" и "2Р". Пределом износа поршня можно считать образование зазора между нижней частью юбки и зеркалом, равного 5% величины диаметра цилиндра. Изношенные кольца и разрушенная прокладка не восстанавливаются, а подлежат замене. Срок службы поршневых колец в четырехтактных двигателях соответствует 10000-15000 км пробега мотоцикла, у двухтактных 4000-8000 км. Чем меньше объем цилиндра, тем быстрее выходят из строя поршневые кольца.

Камера сгорания, днище поршня, канавки для поршневых колец и выпускные патрубки очищаются от нагара в двухтактных двигателях с рабочим объемом цилиндра до 125 см³ после 2000 км пробега мотоцикла, а при рабочем объеме цилиндра 350 см³ - после 4000 км В четырехтактных двигателях очистку от нагара производят после 6000 км пробега.

Следует отметить, что чрезмерное нагарообразование может привести к самовоспламенению рабочей смеси, к детонации и перегреву двигателя.

При значительном износе поршня, поршневого пальца или втулки верхней головки шатуна, а также подшипников шатуна в двигателе возникают металлические стуки. Обычно эти детали заменяют после 10000-20000 км пробега мотоцикла.