Всякие вопросы часть 2.

Повышение мощности, оптимизация настроек, изготовление специальных деталей, постройка спортивных моторов и др.

Модераторы: Aston, AB-Engine, Администраторы

Челябинск
Инженер по гарантии
Сообщения: 361
Зарегистрирован: 08 авг 2018, 10:47

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение Челябинск »

библиотека
материалов

Чурсин Сергей Сергеевич

Научный руководитель, преподаватель спецдисциплин

БПОУ ОО «Орловский технологический техникум», г. Орел

Пронин Андрей Сергеевич

студент 3 курса 312 группы БПОУ ОО "Орловский технологический техникум"




Виды ГРМ, их назначение, область применения, достоинства и недостатки»



В данной работе предполагается теоретическое исследование различных конструкций ГРМ, их достоинства и недостатки с выявлением более надежной, практичной и экономичной.

Газораспределительный механизм (ГРМ) является одним из самых сложных механизмов в конструкции двигателя. Управление впускными и выпускными клапанами ДВС полностью лежит на ГРМ. При помощи такого механизма осуществляется и контролируется процесс наполнения цилиндров топливно-воздушной смесью посредством своевременного открытия впускного клапана на такте впуска. Также ГРМ служит для выпуска отработанных газов из внутренней камеры сгорания – для этого открывается выпускной клапан на такте выпуска.[2]

В зависимости от того какое устройство, под средством которого осуществляется впуск заряда и выпуск отработавших газов, различают два типа механизмов газораспределения:

1) Клапанный;

2) Золотниковый.

Наиболее распространённым является клапанный механизм. Возможно верхнее и нижнее расположение клапанов. Верхнее расположение в настоящее время применяется чаще, так как в этом случае процесс газообмена протекает эффективнее. Характерные конструкции газораспределительных механизмов ГРМ представлены на рисунке 1.

hello_html_15fe99f4.pnghello_html_m7b933dc0.png

Рисунок 1 – Принципиальные компоновочные схемы ГРМ: 1-нижнее расположение распределительного вала, выпускной клапан с механическим приводом в блоке цилиндров, автоматический впускной клапан, расположенный в головке блока цилиндров; 2 - нижнее расположение распределительного вала с нижним расположением клапанов. Клапаны расположены с обеих сторон цилиндра; 3 - нижнее расположение распределительного вала с нижним расположением клапанов вдоль одной стороны блока цилиндров; 4 - нижнее расположение распределительного вала. С верхним расположение впускного клапана и нижним расположением выпускного клапана; 5 - нижнее расположение распределительного вала с верхним расположением клапанов; 6 - Верхнее расположение одного распределительного вала с верхним рядным расположением клапанов и толкателями; 7 - Верхнее расположение одного распределительного вала с верхним рядным расположением клапанов; 8 - Верхнее расположение одного распределительного вала с верхним двухрядным расположением клапанов; 9 - Верхнее расположение двух распределительных валов



Для того чтобы рассмотреть конструктивные особенности наиболее распространённых на сегодняшний день компоновок ГРМ, необходимо вернуться в прошлое и изучить вопрос о появлении и развитии газораспределительного механизма.

Своё появление конструкции ГРМ следует принимать конец 19 и начале 20 века. Двигатели которые имели конструкцию ГРМ были очень тихоходными, максимальные обороты этих двигателей лежали в диапазоне 300 – 600 об/мин.

Самый первые четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания, работающий по циклу Отто, имел выпускной клапан с механическим приводом, расположенный в нижней части цилиндра и верхний впускной автоматический клапан(рисунок 1, схема 1). Впускной автоматический клапан механического привода не имел и открывался только под воздействием разности давлений с обеих сторон клапана. Такую конструкцию имел и первый двигатель Отто и первые практические автомобильные двигатели немецких инженеров К. Бенца и Г. Даймлера. Выпускной клапан двигателя имел механический привод. Распределительный вал, толкатель клапана и сам выпускной клапан были расположены в нижней части цилиндра. [3]

Поскольку впускной клапан двигателя не управлялся, точно установить момент открытия клапана было невозможно, и, соответственно, невозможно было увеличить максимальные обороты двигателя, подобные двигатели прекратили выпускать уже к 1905 году.

Некоторое время спустя впускной клапан всё же получил механический привод(рисунок 1, схема 2), что сразу позволило поднять обороты двигателя и увеличить его мощность. Первоначально клапаны располагались с обеих сторон цилиндра, но такая схема требовала применения двух распределительных валов и имела некоторые другие недостатки. Подобная схема газораспределительного механизма, называвшаяся Т-образная, применялась на выпускавшемся в России автомобиле Руссо-Балт С24-30 выпуска 1911 года. Но такая схема, по причине свойственных ей врождённых недостатков, долго не применялась.

В начале 20 века автомобиль быстро становился массовым предметом потребления, производители стремились удовлетворить спрос на автомобили. Конструкция, как и технологии производства автомобильных двигателей стремительно развивались. В этот период научились изготавливать довольно сложные блоки цилиндров и клапаны, как впускные, так и выпускные переместились на одну сторону блока цилиндров (рисунок 1, схема 3). Такая компоновка получила широкое распространение в 20-х годах прошлого века. Подобная схема для своего времени оказалась очень удачной и началась эра нижнеклапанных двигателей. Клапаны были очень близко расположены к распределительному валу, что уменьшало инерционные нагрузки, весь механизм имел достаточно простую, жёсткую и технологичную конструкцию.[3]

Такая схема позволила поднять рабочие обороты двигателя до 2500 – 3000 об/мин, а некоторые форсированные двигатели развивали максимальные обороты до 5000 об/мин.

Автомобильные двигатели с такой компоновкой газораспределительного механизма некоторыми производителями выпускались до начала 80-х годов. А для привода различных строительных, сельскохозяйственных и других механизмов они применяются и по настоящее время. Да и старые автомобили с подобными двигателями (ГАЗ-52) можно ещё встретить на наших дорогах.

hello_html_m13fcbcf0.png

Рисунок 2 – Нижнее расположение распределительного вала с нижним расположением клапанов вдоль одной стороны блока цилиндров: 1- болт регулировки теплового зазора; 2 - контргайка регулировочного болта; 3 - толкатель клапана; 4 - тепловой зазор; 5 - пружина клапана; 6 - специальное приспособление для снятия (рассухаривания) клапанов



При всех преимуществах такой схемы она имела неустранимые недостатки. Одним из главных недостатков является очень большая камера сгорания, Большая камера имела большую, по отношению к объёму камеры сгорания, площадь внутренних поверхностей, что приводило к большим потерям тепла и ухудшению процесса сгорания. Также к такому результату приводила неудачная форма камеры сгорания. Поэтому большая камера сгорания не позволяла поднять степень сжатия двигателя, обеспечивающую эффективную работу двигателя. Ещё одним недостатком был очень сложный путь движения воздуха от воздушного фильтра до камеры сгорания. На своём пути воздушный поток изменял направление несколько раз, что приводило к снижению скорости движения потока и, следовательно, к снижению коэффициента наполняемости.

Для устранения этих недостатков необходимо было перенести клапаны в головку блока цилиндров. Этой цели пытались добиться разными путями. Например, создание таких экзотических схем, в которых впускной клапан имел верхнее расположение, а выпускной клапан имел нижнее расположение (рисунок 1, схема 4). При этом распределительный вал оставался в блоке цилиндров. Подобную конструкцию использовала на своих автомобилях английская фирма Ровер в 50-х годах.[4]

Для исправления недостатков предыдущих схем, конструкторы перенесли клапаны в головку блока цилиндров (рисунок 1, схема 5). Такая конструкция упростила конструкцию блока цилиндров, но усложнило головки блока цилиндров. Перенос клапанов в головку блока цилиндров позволило значительно улучшить наполняемость цилиндров. За счёт этого двигатели с такой компоновкой ГРМ стали мощнее на 25% по сравнению с нижнеклапанными двигателями с таким же объёмом цилиндров. Перенос клапанов в ГБЦ позволило применять камеры сгорания различной формы и, соответственно, делать двигатели с желаемой степенью сжатия. Форсированные двигатели с нижним расположение распределительного вала и верхним расположением клапанов развивали максимальные обороты до 6500 – 7000 об/мин.[3]

Подобные двигатели с 60-х годов устанавливались на многие отечественные автомобили, например, на Москвич 407 и Москвич 408, на автомобиль Волга ГАЗ-21 и его модификации. Двигатели с такой конструкцией газораспределительного механизма устанавливались на автомобили Волга и УАЗ до конца 90-х годов. Подобные двигатели широко эксплуатируются и в настоящее время.

Конструкция ГРМ такой компоновки состоит из распределительного вала — или нескольких валов — и механизмов привода к ним, клапанов, открывающих и закрывающих впускные и выпускные отверстия в камерах сгорания, и передаточных звеньев — толкателей, штанг, коромысел и некоторых вспомогательных деталей (регулировочных элементов, клапанных пружин, системы поворота клапанов и проч.).

Но и у такой схемы имеются значительные недостатки. Одним из таких является, тот факт, что клапаны далеко расположены от распределительного вала. Усилие от толкателей передаётся на коромысла (рычаги) клапанов при помощи длинных толкающих штанг. Детали привода клапанов, совершающие возвратно-поступательное движение (особенно штанги), имеют большую массу, что увеличивает инерционные нагрузки и, соответственно, ограничивает дальнейшее увеличение оборотов. Попытки уменьшить массу толкающих штанг приводили к тому, что штанги приобретали недопустимую упругую деформацию, что приводило к изменению параметров работы газораспределительного механизма. Поэтому были предприняты попытки по отказу от применения штанг.
Челябинск
Инженер по гарантии
Сообщения: 361
Зарегистрирован: 08 авг 2018, 10:47

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение Челябинск »

Прошу прощения, слишком длинный кусок скопировался.
Но по моему козе понятно, что чем большая масса совершает возвратно-поступательные движения, тем хуже. Наверное поэтому стали отказываться от гидрокомпенсаторов в пользу толкателей с регшайбой, и стебель клапана с каждым поколением двигателей всё тоньше и тоньше. Как то стесняются конструктора просто пружины сильнее ставить в ГБЦ.
Аватара пользователя
AB-Engine
Гуру
Сообщения: 20350
Зарегистрирован: 01 июн 2004, 20:45
Откуда: Москва-Киев-Одесса-Петах Тиква
Контактная информация:

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение AB-Engine »

EndoSteel писал(а):...его единственное отличие от верхневального - бОльшие механические потери. Весь прочий негатив можно скомпенсировать - теми же роликами например.
:mrgreen:
С уважением,
персонал Моторного центра
АБ-Инжиниринг.
свободник
Пилот
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 18 ноя 2019, 22:52
Откуда: село Пивань

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение свободник »

AB-Engine писал(а):Какая-то ерунда...
...это не разные механизмы - это вообще разные двигатели по конструкции... Их вообще нельзя рядом ставить. Причем здесь обороты?
Если Вам неохота гуглить, то немного распишу.

Subaru EA81:
OHV; 1781 куб.; диаметр цилиндров 92; ход поршней 67; мощность 74 л.с. при 4800 на карбюраторе; или 82 л.с. при 5200 на моновпрыске.

Subaru EA82:
SOHC; 1781 куб.; диаметр цилиндров 92; ход поршней 67; мощность 85 л.с. при 5200 на карбюраторе.

ШПГ, коленвал, вкладыши и ещё много чего у этих моторов абсолютно одинаковые.
Внешний вид естественно сильно отличается как раз из-за механизма газораспределения.

Мой вопрос был скорее к практикам общения с этими двигателями.
Аватара пользователя
AB-Engine
Гуру
Сообщения: 20350
Зарегистрирован: 01 июн 2004, 20:45
Откуда: Москва-Киев-Одесса-Петах Тиква
Контактная информация:

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение AB-Engine »

Это не внешний вид отличается - это конструкция моторчиков полностью разная. И если у древних моторчиков при одном объеме оказалась близка мощность, это совсем не потому, что они одинаковые, а потому что рабочий процесс ДВС такой.

Кстати, близкая мощность этих вариантов показывает, что никто не заморачивался с исследованиями - верхневальный тупо слепили из того, что было. В противном случае разница была бы намного больше.

На всякий случай, чтобы было понятно. Авиамоторчики 2-й мировой к 1945-му году достигали уровня 70 л.с. на литр. Этот же уровень в автомоторчиках был достигнут только через 60 лет. Поэтому японскую древность с 45 л.с. на литр лучше оставить истории - оно выйдет дешевле и лучше :mrgreen: . По крайней мере, она вообще не стоит того, чтобы тратить время на ее обсуждение - ее время давным-давно вышло и ушло безвозвратно.
С уважением,
персонал Моторного центра
АБ-Инжиниринг.
EndoSteel
Технический директор
Сообщения: 693
Зарегистрирован: 27 дек 2012, 21:04
Откуда: Москва

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение EndoSteel »

Скорее всего просто к нижневальному блоку прикрутили верхневальную голову. Обычно вместо старого распредвала втыкают маслонасос с цепным приводом и вместо шестеренок соединяют все цепью. Так, например, реношники из C3G разработки 60-х годов получили К7J.
Аватара пользователя
AB-Engine
Гуру
Сообщения: 20350
Зарегистрирован: 01 июн 2004, 20:45
Откуда: Москва-Киев-Одесса-Петах Тиква
Контактная информация:

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение AB-Engine »

AB-Engine писал(а):...никто не заморачивался с исследованиями - верхневальный тупо слепили из того, что было.
С уважением,
персонал Моторного центра
АБ-Инжиниринг.
свободник
Пилот
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 18 ноя 2019, 22:52
Откуда: село Пивань

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение свободник »

EndoSteel писал(а):Скорее всего просто к нижневальному блоку прикрутили верхневальную голову. Обычно вместо старого распредвала втыкают маслонасос с цепным приводом и вместо шестеренок соединяют все цепью...
Совершенно верно! Так и было. Маслонасос был на торце распредвала. Вал убрали, а насос остался :D Только вместо цепи пристроили ремень.
AB-Engine писал(а):...близкая мощность этих вариантов показывает, что никто не заморачивался с исследованиями - верхневальный тупо слепили из того, что было. В противном случае разница была бы намного больше...
При равной конфигурации систем питания, верхневальный мотор имеет мощность большую на 10-15 %
AB-Engine писал(а):Это не внешний вид отличается - это конструкция моторчиков полностью разная...
Речь про единую серию двигателей. Подобное можно сравнивать с понятием автомобильной платформы, на базе которой как правило производятся несколько моделей.
Не имеет смысла пережёвывать этот вопрос. Форум о тюнинге и форсировании. Я искал нижневальный мотор из этой серии. Не дорого подвернулся верхневальный. Думаю стоит ли с ним заморачиваться. Потому как неспеша потрачу на переборку/переделку примерно год.
Вопрос был практический - до каких оборотов эти моторы крутятся так сказать безболезненно.
Надежды на адекватный ответ тают с каждым сообщением :mrgreen:
EndoSteel
Технический директор
Сообщения: 693
Зарегистрирован: 27 дек 2012, 21:04
Откуда: Москва

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение EndoSteel »

Я же говорю - до отсечки. За тебя уже обо всем на заводе подумали.
свободник
Пилот
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 18 ноя 2019, 22:52
Откуда: село Пивань

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение свободник »

EndoSteel писал(а):Я же говорю - до отсечки. За тебя уже обо всем на заводе подумали.
Было бы не плохо прикрутить "отсечку" на мой карбюратор :D
Ну и сам раздел форума "Тюнинг и форсирование" как бы намекает что здесь тусуются заводскими настройками неудовлетворённые :D
EndoSteel
Технический директор
Сообщения: 693
Зарегистрирован: 27 дек 2012, 21:04
Откуда: Москва

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение EndoSteel »

Там отсечка естественная, по пределу наполнения. Вдавливай педаль и смотри где обороты зависнут. Для серьезной форсировки по оборотам нужен как минимум другой распредвал - он есть?
Аватара пользователя
AB-Engine
Гуру
Сообщения: 20350
Зарегистрирован: 01 июн 2004, 20:45
Откуда: Москва-Киев-Одесса-Петах Тиква
Контактная информация:

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение AB-Engine »

свободник писал(а):Вопрос был практический - до каких оборотов эти моторы крутятся так сказать безболезненно.
Надежды на адекватный ответ тают с каждым сообщением :mrgreen:
И не будет, потому что задать такой вопрос можно только от полного непонимания того, как моторчик работает. :mrgreen:

Может быть, надо начать с книжек? Мы полагает, должен быть такой списочек:
1. Термодинамика
2. Теплопередача
3. Газовая динамика
4. Теория ДВС
5. Конструкция ДВС
6. Тюнинг ДВС

По всем указанным наукам в сети полно учебников - хоть для Вузов, хоть для ПТУ. Даже для фанатов есть учебники по тюнинху - чтобы не задавали глупых вопросов :mrgreen: . Открываем и учимся, а потом начинаем понимать, "до каких оборотов эти моторы крутятся так сказать безболезненно" :mrgreen: .
С уважением,
персонал Моторного центра
АБ-Инжиниринг.
Аватара пользователя
AB-Engine
Гуру
Сообщения: 20350
Зарегистрирован: 01 июн 2004, 20:45
Откуда: Москва-Киев-Одесса-Петах Тиква
Контактная информация:

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение AB-Engine »

Кстати - вот у нас был стандартный моторчик марки Хонда В18. Сейчас в офисе стоит на выставке. Древний, как г... мамонта. У него были обороты максимальной мощности около 6000, но почему-то он, гад, легко крутился 9200. И фиг знает, кто его тянул это делать :lol: :P .
С уважением,
персонал Моторного центра
АБ-Инжиниринг.
свободник
Пилот
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 18 ноя 2019, 22:52
Откуда: село Пивань

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение свободник »

AB-Engine писал(а):...Хонда В18...обороты максимальной мощности около 6000...легко крутился 9200...
Так вот об этом же был и мой вопрос. Какой то двигатель на 6500 уже развалится, а какой то за 9000 перешагнет "безболезненно" :D
Книжки - это конечно хорошо и полезно. И я худо-бедно представляю список мероприятий по форсированию. Но для того чтобы начать с двигателем (или любым другим механизмом) что либо делать, желательно разобраться что туда заложено конструктором.
EndoSteel писал(а):Там отсечка естественная, по пределу наполнения...
Это конкретно у этого двигателя или у всех карбюраторных в теории?
Например у моего 2-х цилиндрового максимальная мощность при 6000. Тахометр до 8000. Стрелку заваливает легко. Боюсь там предел не по наполнению, а по разрыву кинематики. А это ушатает моторчик.
EndoSteel писал(а):Для серьезной форсировки по оборотам нужен как минимум другой распредвал - он есть?
Ну да, распредвал, усиленные пружины, большие клапана на тонких ножках :D Всё это известно.
Сначала разобраться бы со стоком, что в него заложено. А то вдруг там уже всё готовенькое, как на вышеупомянутой хонде.
EndoSteel
Технический директор
Сообщения: 693
Зарегистрирован: 27 дек 2012, 21:04
Откуда: Москва

Re: Всякие вопросы часть 2.

Сообщение EndoSteel »

Отсечка по наполнению есть вообще у всех, весь вопрос где. В основном от фаз зависит. На гражданском моторе сомневаюсь что японцы допустили возможность позагибать клапана перекрутом. В любом случае там вертикальные клапана, разрыв кинематики пофигу.
Ответить