А можно ли обойтись совсем без маховика? Нет, нельзя. Маховик обеспечивает плавное трогание автомобиля с места.
Очередность тактов для каждого двигателя постоянна. В четырехцилиндровом двигателе автомобиля «Волга» применен такой порядок: 1-2-4-3. Это значит, что если рабочий такт произойдет в первом (считая от радиатора) цилиндре, то следующий будет во втором, затем четвертом и, наконец, в третьем цилиндре. В двигателе автомобиля «Москвич» используется другой порядок работы: 1-3-4-2.
Зависит порядок работы двигателя от расположения колен вала и кулачков распределительного валика. В четырехцилиндровых двигателях колена вала размещены по отношению друг к другу под углом в 180 градусов, причем первый и четвертый кривошипы обращены в одну сторону, а второй и третий – в противоположную. Так, что когда крайние поршни идут, скажем, вниз, то средние движутся кверху и наоборот.
Организация снабжения
Ни один двигатель не может работать, если его цилиндры не будут заполняться горючей смесью и очищаться от продуктов сгорания. И очень важно, чтобы работы эти выполнялись в строго определенные моменты, были согласованы с движением поршней. Представьте себе, что поршень в цилиндре идет вверх, а мы в это время откроем впускной клапан. Или, наоборот, поршень пошел вниз, в цилиндре создается разрежение, а нам вздумалось открыть выпускное отверстие. Ясно, что ничего путного из этого не выйдет, двигатель работать откажется.
В момент, когда поршень идет вверх и сжимает смесь, впускное и выпускное отверстия должны быть закрыты. Иначе смесь уйдет из цилиндра. Точно также, если поршень идет вверх после рабочего хода, надо открыть выпускной клапан – пусть отработавшие газы выходят наружу, освобождают место в цилиндре для новой порции горючего. Поршень дошел до верхней мертвой точки и опять пошел вниз, в цилиндре создается разрежение. Теперь надо закрыть выпускной клапан и открыть впускной. Ну, а во время рабочего хода оба отверстия должны быть, конечно, закрыты.
Кто же так бдительно следит за тем, чтобы в цилиндре вовремя подавалось горючее или он своевременно очищался от газов? Механизм газораспределения. Состоит он из распределительного вала и клапанов.
Детали распределительного вала
Клапан имеет форму гриба. Верхняя часть его – шляпка – называется головкой, а нижняя – ножка – стержнем. Клапаны сидят в гнездах, иначе называемых седлами. Чтобы легче было войти в седло, краям клапанной головки придана форма конуса.
Изготовляются клапаны из очень прочной стали. Это и понятно, ведь работают они в тяжелых условиях: то нагреваются до высоких температур, то резко охлаждаются, когда поступает горючая смесь. К тому же на них постоянно действуют газы, способные разъедать металл.
Открытием клапанов ведает распределительный вал, имеющий на своем теле выступы – кулачки. Каждый клапан управляется своим кулачком – эксцентриком.
Сколько клапанов у одного цилиндра? Два. Значит, распределительный вал четырехцилиндрового двигателя должен бы иметь восемь кулачков. В действительности он имеет девять. На распределительном вале каждого двигателя число кулачков на один больше, чем клапанов. Этот лишний кулачек-эксцентрик предназначен для привода топливного насоса. Он давит на рычаг насоса и заставляет его работать.
Между кулачками и стержнями клапанов установлены небольшие металлические стержни – толкатели. При вращении распределительного вала, а раньше мы говорили, что он с помощью шестерен получает движение от коленчатого вала, кулачок в нужный момент набегает на толкатель и приподнимает его. Толкатель в свою очередь нажимает на стержень клапана, заставляет его открыть отверстие.
Вал продолжает вращаться, и кулачок постепенно отходит от толкателя. Клапан садится в свое гнездо.
Чтобы клапан закрывался быстро и плотно, его снабдили сильной пружиной. Один конец ее упирается в тело двигателя, другой соединен со стержнем клапана. Когда кулачок поднимает клапан, пружина сильно сжимается, а уходит кулачок от толкателя, и пружина разжимается, моментально возвращая клапан в седло.
На рисунке изображены два типа механизмов газораспределения: слева – механизм с нижним расположением клапанов, справа – с верхним расположением. На левом рисунке вы видите кулачок распределительного вала, толкатель, пружину и клапан. Когда кулачок набегает на толкатель, то он приподнимается и поднимает клапан кверху. На правом рисунке кулачок действует на толкатель, штангу, а она приподнимает правый конец коромысла. В этот момент левый конец коромысла опускается вниз, открывает клапан. Закрывается клапан также под действием пружины.