Для лучшего охлаждения внутреннюю полость выпускных клапанов заполняют металлическим натрием, который имеет высокую теплопроводность и температуру плавления 371 К (98 °C). При движении клапана расплавленный натрий, перемещаясь внутри стержня, переносит тепло от головки к стержню, которое затем передается направляющей втулке.
Рабочая поверхность клапана (фаска) обычно имеет угол 45°, однако у впускных клапанов некоторых двигателей этот угол равен 30°. Фаску головки клапана тщательно обрабатывают и притирают к седлу.
Клапан прижимается к седлу одной или двумя пружинами. При двух пружинах направление их витков должно быть различным, чтобы при поломке одной из них ее витки не могли попасть между витками другой.
Выпускные клапаны многих двигателей при работе принудительно поворачиваются, что предотвращает их заедание и обгорание.
Для обеспечения плотного закрытия клапана между его стержнем и носком коромысла (верхнее расположение клапанов) или толкателем (нижнее расположение клапанов) должен быть зазор.
При малом зазоре и нагреве двигателя могут произойти неплотная посадка клапана на седло, утечка газов и обгорание рабочей поверхности головки клапана, при увеличенном зазоре – неполное открытие клапанов, ухудшение наполнения и очистки цилиндров, повышение ударной нагрузки на сопряженные детали клапанного механизма, приводящие к их ускоренному износу.3.2.7. Фазы газораспределения
Под фазами газораспределения понимают моменты начала открытия и конца закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек. Фазы подбирают опытным путем в зависимости от быстроходности двигателя и конструкции его впускной и выпускной систем. Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов выпускной клапан начинает открываться до достижения поршнем н. м. т., а закрывается после в. м. т. С целью лучшего наполнения цилиндров впускной клапан начинает открываться до достижения поршнем в. м. т., а закрывается после прохождения н. м. т.
Правильность установки газораспределительного механизма определяется зацеплением распределительных шестерен в соответствии с имеющимися на них метками. Постоянство фаз газораспределения сохраняется при соблюдении температурного зазора между стержнем клапана и носком коромысла. При увеличении зазора продолжительность открытия клапана уменьшается, а при уменьшении зазора – увеличивается.
Последовательность чередования одноименных тактов в различных цилиндрах называют порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы зависит от расположения цилиндров, расположения шеек коленчатого и кулачков распределительного валов.
У четырехтактного четырехцилиндрового рядного двигателя такты чередуются через 180° и порядок работы может быть 1–3—4—2 (ВАЗ-2106) или 1-2-4-3 (ГАЗ-24).
При порядке работы цилиндров 1–2—4—3 рабочий ход в первом цилиндре происходит за первый полуоборот коленчатого вала, во втором – за второй полуоборот, в четвертом – за третий полуоборот, в третьем – за четвертый полуоборот коленчатого вала.
3.2.8. Система охлаждения
Температура газов в камере сгорания в момент воспламенения смеси превышает 2500 °C. Такая температура при отсутствии искусственного охлаждения привела бы к сильному нагреву деталей двигателя и их разрушению. Поэтому необходимо воздушное или жидкостное охлаждение двигателя.
При воздушном охлаждении не требуются радиатор, водяной насос и трубопроводы, отпадает опасность «размораживания» двигателя зимой при заправке системы охлаждения водой. Поэтому, несмотря на повышенную затрату мощности на приведение в действие вентилятора и затрудненный пуск при низкой температуре, воздушное охлаждение применяют на ряде отечественных и зарубежных автомобилей. Однако подавляющее число автомобилей оснащены жидкостной системой охлаждения.
Жидкостная система охлаждения заполняется водой или антифризом (смесью воды с этиленгликолем), не замерзающим при температуре до 233 К (—40 °C).
При чрезмерном охлаждении двигателя увеличиваются потери тепла с охлаждающей жидкостью, не полностью испаряется и сгорает топливо, которое в жидком виде проникает в поддон картера и разжижает масло. Это приводит к снижению мощности и экономичности двигателя и быстрому износу деталей. При перегреве двигателя происходит разложение и коксование масла, ускоряющие отложение нагара, вследствие чего ухудшается отвод тепла. Из-за расширения деталей уменьшаются температурные зазоры, увеличиваются трение и износ деталей, ухудшается наполнение цилиндров.