Книга юного мотоциклиста - [16]

Как происходит наполнение цилиндра горючей смесью и очистка его от отработавших газов, мы уже знаем. О них мы говорили, когда изучали работу двухтактного двигателя. Чтобы закончить знакомство с этой системой, надо еще сказать, что на большинстве двигателей применена так называемая возвратно-петлевая продувка. Горючая смесь, поступая в цилиндр, делает поворот и выталкивает отработавшие газы в выпускные окна. Такая система способствует лучшему удалению оставшихся продуктов горения.

Клапанный механизм газораспределения

Механизмы газораспределения четырехтактных двигателей различаются по расположению клапанов: нижнее (боковое) или верхнее (подвесное). Верхнее расположение клапанов у мотоциклов М-52 и М-61, нижнее — у мотоцикла М-72. При верхнем расположении клапанов впускные и выпускные каналы находятся в головке цилиндров. Если расположение клапанов нижнее (боковое), каналы проходят в теле цилиндра. Части каналов, куда садится головка клапана, называются седлами.

Клапан похож на гриб. Верхняя часть — шляпка — это головка клапана, а нижняя — ножка — стержень (рис. 30).

Рис. 30. Клапан двигателя мотоцикла М-72.

Края головки клапана срезаны на конус — клапан плотно входит в седло.

Открытием клапанов ведает распределительный вал, а закрытием — пружины.

Распределительный вал на теле имеет кулачки. Каждому клапану соответствует свой кулачок. Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала. Для этого шестерня распределительного вала зацеплена с шестерней коленчатого вала. Обе шестерни называются распределительными. Между стержнем клапана и кулачком помещен толкатель.

Как же происходит открытие клапана? Коленчатый вал, вращаясь, через свою шестерню передает вращение шестерне, насаженной на кулачковый распределительный вал (рис. 31).

Рис. 31. Распределительный вал двигателя мотоцикла М-72.

Кулачок набегает на толкатель и приподнимает его. Толкатель действует на стержень клапана и также поднимает его. Канал открывается.

При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок уйдет от толкателя: он не станет его поддерживать в поднятом состоянии.

Так должно происходить. Но в действительности же дело обстоит несколько сложнее. Распределительный вал в одну минуту может делать до 2200 и более оборотов. Это значит, что каждый клапан каждую минуту должен подняться 2200 раз, или 40 раз в секунду. Силы инерции не дадут ему закрыться, а поэтому, если не заставить его принудительно закрываться, он при работе двигателя никогда не будет закрыт. Это устраняет пружина. Пружина верхним концом упирается в направляющую стержня клапана, а нижним — в опорную шайбу, закрепленную на стержне клапана. Стержень имеет кольцевую выточку и сухари.

Когда клапан поднимается, то вместе с ним поднимается и опорная шайба. При этом пружина сжимается. Но как только кулачок уйдет от толкателя, сжатая пружина станет толкать стержень клапана вниз. Головка клапана плотно сядет в седло.

Клапан работает в тяжелых условиях: при горении смеси он сильно нагревается, подвергается химическому воздействию отработавших газов. Поэтому на изготовление клапанов идет специальная сталь, хорошо переносящая колебания температуры и устойчивая против химического действия газов.

Ясно, что при работе двигателя клапаны нагреваются, а следовательно, и расширяются. Стержень клапана удлиняется. Но он может удлиниться настолько, что упрется в толкатель и пружина не закроет его плотно. Однако никакой зазор между седлом и головкой клапана недопустим. Это нарушит нормальную работу двигателя.

Между толкателем и стержнем клапана устанавливается зазор. Стержень не упрется в толкатель, так как зазор даст ему возможность удлиниться. Этот зазор очень небольшой, всего 0,1 мм, и должен быть выверен, когда двигатель холодный.

А что если зазор будет меньше?

Тогда даже при небольшом нагревании стержень упрется в толкатель, и отверстие не будет плотно закрываться. А что если больше? Тогда при работе двигателя клапан будет стучать и не будет полностью открываться.

Обратите внимание на размеры шестерен распределения. Шестерня, сидящая на распределительном валу, в два раза больше шестерни, насаженной на коленчатый вал.

Значит, распределительный вал должен вращаться в два раза медленнее, чем коленчатый вал.

А что было бы, если бы они имели одинаковые размеры? Тогда за два оборота коленчатого вала два раза открылся бы впускной клапан и два раза — выпускной. Вот в цилиндре, скажем, происходит рабочий такт, а клапан открыт. Вместо того чтобы давить на поршень, производить работу, газы уйдут наружу. Двигатель работать не будет.

В верхнеклапанном двигателе для управления клапаном служит рычаг, насаженный на ось (коромысло). Одним концом коромысло упирается в стержень клапана, а другим концом — в толкающую штангу.

Фазы газораспределения

Коленчатый вал двигателя вращается с большой скоростью, достигающей 5000 оборотов в минуту. За одну минуту цилиндр четырехтактного двигателя должен около 2500 раз заполниться горючей смесью и очиститься от отработавших газов. Чтобы цилиндр мог заполниться горючей смесью, ему отведено около 0,06 секунды. Это ничтожно малое время. И все же цилиндр успевает заполниться свежей смесью и очиститься от отработавших газов. Чем лучше цилиндр очистится от продуктов горения, тем больше горючей смеси в него войдет, тем большую мощность он разовьет.