Назначение, устройство и принцип работы механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания мотоциклов М-72, ИЖ-49, К-125 и М1А «Москва»

Мотоцикл М1А

Мотоцикл М1А. Автор фото Andshel, CC BY-SA 3.0, через Викисклад.

Назначение механизма газораспределения

Назначение механизма газораспределения двигателей внутреннего сгорания, установленного на мотоциклах моделей М-72, ИЖ-49, К-125, М1А «Москва» состоит в том, чтобы своевременно впускать свежую горючую смесь в цилиндры и производить выпуск отработавших газов.

В карбюраторных двигателях внутреннего сгорания советских мотоциклов использовались две системы газораспределения:
1. Клапанное газораспределение.
2. Бесклапанное (поршневое) газораспределение.

Устройство и принцип работы клапанного газораспределения мотоцикла М-72

Клапанное газораспределение ставят на карбюраторные мотоциклетные четырехтактные двигатели внутреннего сгорания.

Механизмы клапанного газораспределения, в зависимости от расположения клапанов, бывает двух видов:
1. С верхними (подвесными) клапанами.
2. С нижними (боковыми) клапанами.

У двигателей внутреннего сгорания советских мотоциклов М-72 механизм газораспределения выполнен с нижними клапанами. В его устройство (см. рисунок 1) входят клапанные пружины, клапаны, распределительный вал, толкатели с направляющими втулками, распределительные шестерни (см. рисунок 5).

Устройство двигателя мотоцикла М-72

Рис. 1. Устройство двигателя мотоцикла М-72.

Принцип работы механизма газораспределения, установленного на двигателе внутреннего сгорания мотоцикла М-72, такой. Во время вращения коленчатого вала смонтированная на коленвале ведущая шестерня распределения, будучи в непрерывном зацеплении с ведомой шестерней распредвала, начинает его вращать. Кулачки распределительного вала при этом набегают на толкатели и открывают клапаны, преодолевая сжатие пружин. При этом внутренняя полость цилиндра соединяется с выпускным или впускным патрубком цилиндра.

Устройство и принцип работы бесклапанного (поршневого) газораспределения мотоциклов ИЖ-49, М1А «Москва», К-125

Бесклапанное (поршневое) газораспределение (там, где работу клапанов исполняет поршень ДВС) имеют двухтактные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания, устанавливаемые на мотоциклах М1А «Москва», ИЖ-49, К-125 (рис. 2). В теле цилиндра есть каналы, а на некоторой высоте рабочей поверхности цилиндра мотоциклетного ДВС есть впускные, перепускные, выпускные окна.

Рабочий цикл мотоциклетного двухтактного двигателя

Рис. 2. Рабочий цикл мотоциклетного двухтактного двигателя.

Через впускные окна из карбюратора горючая смесь поступает в картер двигателя мотоциклов М1А «Москва», ИЖ-49, К-125. Перепускные окна служат для соединения картера двигателя внутреннего сгорания с цилиндром, а выпускные нужны, чтобы соединять с атмосферой цилиндр ДВС.

Поршень данные окна открывает в некоторой определенной последовательности, соединяя картер и внутреннюю полость у цилиндра ДВС с соответствующим патрубком либо каналом.

Фазы газораспределения двигателя мотоцикла

Одним из факторов, которые влияют на мощность двигателя внутреннего сгорания мотоциклов М1А «Москва», К-125, ИЖ-49 и М-72 является степень наполнения горючей смесью цилиндров. В цилиндры двухтактных двигателей советских мотоциклов в основном поступало 40–45% от возможного с теоретической точки зрения количества горючей смеси, а в цилиндры четырехтактных двигателей — примерно 80–85%.

Чтобы цилиндры двигателей внутреннего сгорания у мотоциклов ИЖ-49, М-72, К-125 и М1А «Москва» лучше наполнялись новой горючей смесью и лучше очищались от газов, которые уже сгорели, закрытие и открытие окон в двухтактных двигателях и закрытие и открытие клапанов в четырехтактных двигателях внутреннего сгорания осуществляется не в момент, когда поршень находится в какой-либо мертвой точке, а с небольшим отклонением.

Моменты конца закрытия и начала открытия окон у двухтактных двигателей мотоциклов ИЖ-49, М1А «Москва», К-125 и моменты конца закрытия и начала открытия выпускного клапана и впускного клапана у четырехтактных двигателей мотоциклов М-72 называют фазами газораспределения (см. рисунок 3).

Диаграмма фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания мотоцикла М-72

Рис. 3. Диаграмма фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания мотоцикла М-72.

Как правило, фазы газораспределения определяют градусом, на который повернут по отношению к мертвым точкам коленчатый вал, где нужный клапан должен быть открытым или закрытым.

Для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания мотоцикла впускной клапан должен открыться, когда поршень находится в положении ВМТ, т. е. в начале такта впуска; в двигателе у мотоцикла М-72 он фактически начинает открываться в тот момент, когда поршень ДВС не дошел до ВМТ на угол 76°, то есть когда еще не закончился такт выпуска. Это носит название опережения открытия впускного клапана ДВС на 76° (рис. 3).

Теоретически закрыться впускной клапан должен в НМТ, то есть в конце такта впуска; но фактически его закрытие происходит при такте сжатия, пройдя на 92° НМТ. Это носит название запаздывания закрытия впускного клапана ДВС на 92°.

Опережение открытия впускного клапана ДВС и запаздывание его закрытия увеличивает со 180° до 348° период впуска, из-за чего возрастает наполнение цилиндра двигателя внутреннего сгорания мотоцикла горючей смесью.

На диаграмме рис. 3 можно увидеть, что период выпуска вместо 180° увеличен до 348°, за счет этого происходит улучшение очистки цилиндра двигателя мотоцикла от остатков сгоревших газов. При этом в течение некоторого промежутка времени впускной клапан и выпускной клапан находятся в открытом состоянии одновременно. Этот период называют перекрытием и применяют у многооборотных двигателей внутреннего сгорания мотоциклов.

Детали клапанного механизма газораспределения

Назначение клапанов двигателей внутреннего сгорания мотоциклов состоит в том, чтобы закрывать проходные выпускные и впускные отверстия. В устройство клапана входят стержень и головка. У клапана головка имеет сверху плоскую форму (см. рисунок 4), снизу шлифованную, конусную фаску, которую называют рабочей поверхностью клапана двигателя внутреннего сгорания мотоцикла. Она расположена к оси клапана под углом 45°. У цилиндра опорную поверхность, с которой находится в соприкосновении клапан, называют седлом.

Устройство клапана двигателя внутреннего сгорания мотоцикла М-72

Рис. 4. Устройство клапана двигателя внутреннего сгорания мотоцикла М-72.

Форма стрежня клапана цилиндрическая. На конце стержня есть выточка, назначение которой состоит в том, чтобы крепить замочными сухарями опорной тарелки. Опорная тарелка является упором для пружины, удерживающей клапан закрытым. Клапаны изготавливают из жароупорных сталей.

Для того, чтобы передавать усилие к клапану от распределительного вала, существуют толкатели клапанов.

В устройство толкателя клапана двигателя внутреннего сгорания мотоцикла М-72 входит стержень цилиндрической формы, у которого с одной стороны находится плоская головка, а с другой стороны имеется отверстие, назначение которой состоит в том, чтобы устанавливать регулировочный болт.

При работе двигателя мотоцикла происходит сильный нагрев стержня клапана и его удлинение. Из-за этого происходит нарушение плотности прилегания к седлу конусной фаски клапана. В связи с этим между толкателем и клапаном оставляют в холодном состоянии зазор, называемый температурным зазором. У двигателя внутреннего сгорания мотоцикла М-72 он равен 0,1 мм.

При уменьшении этого зазора происходит неполное закрытие клапанов, а при увеличении появляется стук клапанов.

Назначение распределительного вала двигателей внутреннего сгорания мотоциклов состоит в том, чтобы открытие клапанов происходило в определенной последовательности, которая установлена конструктивными особенностями мотоцикла в соответствии с нужными фазами газораспределения.

В устройство распределительного вала двигателя внутреннего сгорания советского мотоцикла М-72 (см. рисунок 5) входят 4 кулачка (в соответствии с количеством клапанов), винтовая шестерня от привода для масляного насоса и две опорные шейки.

Устройство распределительного вала двигателя внутреннего сгорания мотоцикла М-72

Рис. 5. Устройство распределительного вала двигателя внутреннего сгорания мотоцикла М-72.

На вал перед первым кулачком установлена методом напрессовки шестерня распределения. У вала на конце есть кулачки прерывателя, а также опорная поверхность ротора распределителя зажигания.

Каждый клапан в четырехтактных двигателях внутреннего сгорания мотоциклов М-72 должен за два оборота коленчатого вала открыться один раз. Иными словами, когда коленчатый вал совершит два оборота, распределительный вал совершит один оборот. В связи с этим количество зубьев у шестерни распределительного вала больше в два раза по сравнению с шестерней коленчатого вала двигателя мотоцикла.