Газораспределительный механизм: назначение и устройство

Содержание
  1. Классификация ГРМ
  2. Тепловой зазор газораспределительного механизма
  3. Проблема термического расширения
  4. Видео: Принцип работы газораспределительного механизма
  5. Из чего состоит газораспределительный механизм
  6. Распредвал
  7. Привод ГРМ
  8. Клапаны
  9. Толкатели
  10. Коромысло
  11. Система смены фазы газораспределения
  12. Газораспределительный механизм с нижним расположением распределительного вала
  13. Как выбрать деталь
  14. Таблица: самые популярные марки ремней ГРМ по мнению отечественных автолюбителей
  15. Упаковка
  16. Зубчики ремня
  17. Голограмма
  18. Устройство ГРМ
  19. Конструкция и работа газораспределительного механизма
  20. Принцип работы
  21. Привод распределительного вала
  22. Работа ГРМ
  23. Работа цилиндров
  24. Периоды распределения газов
  25. Количество клапанов
  26. Неисправности ГРМ
  27. Процесс ремонта ГРМ
  28. Фазы газораспределения
  29. Особенности привода ГРМ, цепь и ремень
  30. Замена ремня ГРМ своими руками
  31. Распределительный вал
  32. Работа системы валов ГРМ

Классификация ГРМ

На современных двигателях устанавливаются разные типы газораспределительных механизмов и они отличаются следующими характеристиками:

  • вместо распредвала — снизу или сверху;
  • по количеству распредвалов — 1 (SOHC) или 2 (DOHC);
  • по количеству клапанов: их может быть от трех до пяти;
  • по типу трансмиссии — цепная, зубчатый, зубчатый.

Наиболее частое размещение вала — верхнее, а также наиболее эффективное. Клапаны открываются и закрываются с помощью рычагов привода, что позволяет использовать двигатели с меньшим весом и более простой конструкцией.

Двигатели комплектуются различными типами ГРМ, которые напрямую зависят от характеристик двигателя, а точнее, от установочного положения коленчатого вала, распредвала и клапанов открытия / закрытия.

Когда ремень ГРМ находится вверху, распределительный вал устанавливается в головке блока цилиндров в том же положении, что и сами клапаны. Они закрываются и открываются рычагами распределительного вала. Привод запускается от коленчатого вала с помощью роликовых цепей или зубчатых ремней.

Высокая надежность и относительная бесшумность двигателя достигается именно за счет верхнего расположения распределительного вала. Это снижает вес двигателя и инерцию клапанов открытия / закрытия.

Цепно-зубчато-ременный тип распредвала также отличается бесшумной работой газораспределительного механизма.

Распределительный вал расположен рядом с коленчатым валом в цилиндровом отсеке. Такое расположение времен называется неполноценным. Клапаны закрываются и открываются от распределительного вала через толкатели. Шестерни коленчатого вала служат для запуска привода коленчатого вала. Вся система двигателя и фазы газораспределения немного усложняются с этим (нижним) расположением распределительного вала. Силы инерции увеличиваются. Количество распредвалов и клапанов в распределительном механизме зависит от типа двигателя. Чем их больше, тем лучше и равномернее наполнение баллонов, а также очистка выходящих газов. Значительно увеличиваются мощность и крутящий момент двигателя.

Есть тип газораспределительного механизма, в котором клапаны смешанные. Это называется так — смешанный. Открывающие клапаны расположены в головке блока, идентично виду сверху. А запорная арматура соответствует нижнему. Это позиционирование характеризуется более мощными показателями, чем первые два. Прицел был много лет назад как в Советском Союзе, так и за рубежом. Не многие фабрики выпускали двигатели с таким газораспределительным механизмом, поэтому очень часто автомобилисты, большинство из которых были гонщиками, переводили «нижнее» время в смешанное, добиваясь максимальной мощности и скорости для гонок.

Тепловой зазор газораспределительного механизма

Как все мы знаем из жизненного опыта, при нагревании размер деталей увеличивается. А в двигателе внутреннего сгорания детали подвергаются высоким температурным нагрузкам, что приводит к их увеличению в размерах.

В связи с этим конструкторы предусмотрели тепловой зазор газораспределительного механизма, который сконструирован таким образом, что увеличивающийся в длине клапан увеличивается по направлению к кулачку распределительного вала и не падает в цилиндр, что создает разгерметизацию. Разница температур равна:

  • для автомобилей ВАЗ 2108, 2109 — 0,2 мм для впускных и 0,35 для выпускных клапанов;
  • для «классики» ВАЗ 2101-207 — те же 0,15 мм;
  • для Волга Газ 21 — равно 0,25-0,3 мм;
  • для Волга Газ 24 — 0,35-0,4 мм (вход) и 0,3-0,4 мм (выход);
  • для Москвича — 0,15 мм на все.

Проблема термического расширения

Устройство ГРМ обеспечивает нормальную работу двигателя, но возникают некоторые проблемы. Это тепловое расширение металла, из которого состоит клапан, поскольку он подвергается воздействию высоких температур во время сгорания топлива. При нагревании он растягивается и не может плотно закрыть отверстие в цилиндре, что значительно снижает сжатие. Чтобы клапан выходил не в цилиндр, а вверх, между диском и кулачком или коромыслом и кулачком создается тепловой зазор 0,2 мм. Этот зазор устанавливается и проверяется специальным щупом и регулируется винтом или болтом.

проверьте воздушный зазор между кулачком и коромыслом ГРМ

В современных двигателях для борьбы с тепловым расширением используются другие части газораспределительного механизма — гидрокомпенсаторы. В этом случае регулировка клапана не требуется, зазор устанавливается и регулируется автоматически. Если гидроподъемники начинают соприкасаться, это говорит о проблемах в их работе, так как у них нет времени выбирать игры. Основными причинами появления такой проблемы являются поломка самого гидравлического коллектора, который требует замены, реже засорение или плохая работа системы смазки.

Видео: Принцип работы газораспределительного механизма

Из чего состоит газораспределительный механизм

Временная шкала включает следующие части.

Распредвал

Отвечает за последовательность впуска и выпуска. Это длинный вал с штифтами и кулачками на поверхности. Кулачки прижимаются к клапану, тем самым закрывая его, а затем, наоборот, открывая.

Распределительный вал отлит из чугуна или высокоточной стали.

Привод ГРМ

Связь между коленчатым валом и распределительным валом. Его дизайн может быть разным, но состав такой же. Это набор шестерен, которые вращаются с помощью зубчатого ремня с натяжителями и «башмаками».

Если вам интересно, как деревья работают вместе, ответ — благодаря передаче.

Клапаны

Находится в шапке (header). Они похожи на гвозди — тонкий стержень с колпачком, который называется «плоский».

Клапаны делятся на впускные и выпускные:

  1. Подъезды совершенно разные, дизайн монолитный. К тому же пластина имеет чуть больший диаметр, что упрощает процесс подачи топлива.
  2. Градуировка должна выдерживать высокие температуры и не деформироваться. Их делают с пустотелым сердечником, как правило, из жаропрочных марок стали. Полость заполнена легкоплавким натрием, который отводит большую часть тепла.

Для улучшения контакта клапана с головкой блока цилиндров на пластину нанесено седло: это фаска с тыльной стороны.

Клапанный механизм также состоит из:

  1. Мягкий. Обеспечивает автоматический возврат пластины в исходное положение.
  2. Скребок для масла. Колпачки, предотвращающие попадание масла в камеру сгорания (заг. Прокладки).
  3. Гиды. Втулка, благодаря которой клапан четко перемещается по оси.
  4. Сухари. Крепление пружины к корпусу клапана.

Толкатели

Промежуточная деталь между клапаном и кулачком распределительного вала.

Изготовлен из высокопрочных марок стали. Есть механические и гидравлические компенсаторы.

Первый — вручную установить тепловой зазор. Последние делают это автоматически.

Коромысло

Двусторонний маятник. На самом деле в разное время они могут выполнять разные функции.

Система смены фазы газораспределения

Доступно не для всех автомобилей. Его задача — управлять работой открывающих / закрывающих клапанов в соответствии с ситуацией, например, временными фазами.

Газораспределительный механизм с нижним расположением распределительного вала

На рис. 5 показан механизм газораспределения двигателя с нижним распределительным валом. Механизм газораспределения — верхнеклапанный, с шестеренчатой ​​передачей и двумя клапанами на цилиндр.

Нижний распределительный вал фаз газораспределения

Рисунок 5 — Газораспределительный механизм с нижним распредвалом

1 — распределительный вал; 2 — клапан; 3, 20 — втулки; 4 — пружина; 5 — штанга; 6 — ось; 7 — винт; 8 — штанга; 9 — толкатель; 10, 11, 12 — шестерни; 13 — шея; 14 — эксцентрик; 15 — кулачок; 16 — бисквит; 17, 19 — шайбы; 18 — глава

В состав механизма входят распределительный вал 1, привод распределительного вала, 9 кнопок, 8 шатунов, 7 регулировочных винтов, 6 коромысел, 5 коромысел, 2 клапана, 3 направляющих клапана и 4 пружины с деталями крепления.

Распределительный вал стальной, кованый, имеет пять опорных пальцев 13, кулачки 15 (впускной и выпускной), шестерню 12 привода масляного насоса и распределителей зажигания, а также эксцентрик 14 привода топливного насоса. Вал установлен в блоке двигателя на биметаллических штампованных стальных втулках и покрыт изнутри слоем баббитового свинца.

Распределительный вал приводится в движение ведомой шестерней 10 печатной платы, прикрепленной к его переднему концу. Он входит в зацепление со стальной ведущей шестерней 11, установленной на валу двигателя. Обе шестерни имеют косозубую форму для снижения шума и обеспечения плавной работы. Передаточное число зубчатой ​​передачи — отношение количества зубьев ведущей шестерни к количеству зубьев ведомой шестерни — равно 1: 2, то есть ведомая шестерня 10 имеет удвоенное количество зубьев по отношению к ведущая шестерня 11. Это необходимо для того, чтобы распределительный вал совершал один оборот за каждые два оборота коленчатого вала, обеспечивая, чтобы впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра открывались один раз в течение всего цикла двигателя.

Толкатели 9 служат для передачи усилия от кулачков распределительного вала к стержням 8. Они изготовлены из стали, а их концы, контактирующие с кулачками, имеют сферическую форму и сварены из беленого железа для уменьшения износа. Внутри кнопки имеют сферические пазы для установки стержней. Толкатели перемещаются в направляющих отверстиях блока цилиндров.

Стержни 8 передают усилие от кнопок на коромысла 5. Они изготовлены из алюминиевого сплава, а стальные наконечники прижаты к их концам.

Коромысла 5 предназначены для передачи усилия от штоков к клапанам. Коромысла изготовлены из стали, имеют неравные рычаги для уменьшения высоты подъема толкателей и штанг, в их короткие рычаги ввинчены винты 7 для регулирования воздушного зазора. Коромысла установлены на втулках полой оси 6, закрепленной в головке блока цилиндров.

Клапаны 2 изготовлены из жаропрочных легированных сталей. Для лучшего заполнения цилиндров двигателя горючей смесью диаметр головки впускного клапана больше, чем у выпускного клапана.

Пружины 4 изготовлены из пружинной стали. Детали их крепления — шайбы 17 и 19, сухари 16 и втулки 20. Установленные на впускных клапанах резиновые маслосъемные колпачки 18 препятствуют проникновению масла через зазоры между направляющими втулками и штоками впускных клапанов.

Как выбрать деталь

Выбирая ремни ГРМ, руководствуются несколькими основными критериями:

  • неизменность характеристик и свойств детали в течение всего срока эксплуатации;
  • отсутствие деформации из-за растяжения;
  • отсутствие дефектов и явных признаков разрушения.

Сегодня в автомагазинах представлен широкий ассортимент ремней ГРМ, из-за чего многим автовладельцам сложно определиться с выбором той или иной модели.

Продукция европейского производства считается самой качественной. Это объясняется строгим контролем качества изделий, производимых на европейских фабриках: контролируется каждый этап производства, начиная с выбора сырья и заканчивая проверкой уже готового изделия. По этой причине многие автовладельцы очень ценят ремни механизма Gates.


Одни из высококачественных ремней ГРМ, доступных под брендом Gates

Таблица: самые популярные марки ремней ГРМ по мнению отечественных автолюбителей

Режиссер Информация о производителе
Dayco Итальянская компания специализируется на производстве петель, приводных ремней и роликовых механизмов.
Ворота Один из лидеров рынка по производству и продаже приводных ремней. Продукция под брендом этого производителя встречается не только в автомобильной промышленности, но также в сельском хозяйстве, металлургии и в области информационных технологий. Компания базируется в Бельгии.
Contitech Группа производителей, продукция которых устанавливается непосредственно в новые автомобили при их сборке. Кроме того, компания занимается производством механизмов пневмоподвески, трансмиссионных систем, технических жидкостей и аксессуаров и деталей для интерьера немецкой автомобильной компании.
Bosch Самая известная и старейшая немецкая компания, специализирующаяся на производстве автомобильных компонентов, строительной и садовой техники, электроинструментов и бытовой техники. Компания расположена в Герлинген, Германия.
Лемфордер Многие автолюбители знают компанию под названием ZF. Производит подвески, трансмиссии, трансмиссии и системы рулевого управления. Страна-производитель — Германия.
Балаково Национальный производитель резинотехнических изделий, специализирующийся на производстве различных бытовых компонентов, минеральных и химических смесей. Завод расположен в городе Балаково. Производимые им запчасти пользуются большой популярностью у отечественных автомобилистов.

При покупке ремня ГРМ желательно обратить внимание на несколько нюансов, которые помогут определить и понять, какая запчасть оригинальная, а какая — подделка. Вы можете поближе познакомиться с примером ремней Gates.

Упаковка


Оригинальную ленточную упаковку Gates нелегко подделать

Оригинальная запчасть продается в плотной картонной коробке с качественным распечатанным рисунком. В отличие от подделки, оригинальная упаковка не такая мягкая и приятная на ощупь.

Зубчики ремня


Оригинальная лента Gates с четкими буквами и прямыми зубьями

Профиль зубцов ремня на оригинале ровный и равномерный, по краям резинки нет следов неровной обрезки. Также стоит проверить оборотную сторону: надписи и цифры вообще плохо печатаются на подделке, маркировка не белого цвета, а грязно-желтого оттенка без указания страны-производителя.

Голограмма


На оригинальной упаковке обычно есть голограммы

Оригинальная упаковка ремней Gates всегда имеет голографический знак.

При покупке приводного ремня желательно сразу приобретать полный комплект ремня ГРМ — его подделка сложнее и требовательнее в исполнении. Стоит проверить внешний вид упаковки и качество упаковки комплектующих — самого ремня и роликов.

Устройство ГРМ

Топливо находится в цилиндре из-за движения поршня, который выполняет свои действия от ВМТ до НМТ, разжижая воздух в первом. Это делается через открывающийся клапан в нужный момент. Клапан закрывается, когда поршень касается НМТ. Затем в цилиндре происходит процесс сжатия и преобразования энергии, который запускает коленчатый вал и, как следствие, двигатель автомобиля приводится в движение. Операция синхронизации заканчивается, когда поршень в цилиндре опускается, создавая давление и выпуская газ через открывающий клапан, который попадает в глушитель, а затем в окружающую среду.

Механизмы открывания и закрывания не так важны, как распредвал, приводящий их в движение, хотя, в свою очередь, им управляет коленчатый вал. Без всех этих взаимосвязанных процессов образования энергии не произойдет.

На конце коленчатого вала находится шестерня, через которую проходит энергия вращения благодаря передаче ремня на распределительный вал, который начинает свое вращение. По этому поводу есть специальные выступы — их действия, когда они вращаются, открывают и закрывают клапаны.

Каким бы ни было приводное устройство и само устройство хронометража, весь процесс и выработка энергии зависят от хорошо скоординированной работы всех частей одновременно и четко в определенные промежутки времени. Только тогда двигатель сможет полноценно работать и вести машину.

Конструкция и работа газораспределительного механизма

Механизмы газораспределения, независимо от положения распредвалов в двигателе, включают клапанный блок, детали трансмиссии и распредвалы с приводом.

В состав клапанного блока входят впускной и выпускной клапаны, направляющие клапана и клапанные пружины с крепежом.

Приводными частями являются толкатели, направляющие втулки толкателей, толкатели, коромысла, вал коромысла, рычаги привода клапана, регулировочные шайбы и регулировочные болты. Однако с верхним распределительным валом толкатели, направляющие втулки и толкатели, коромысла и коромысла обычно отсутствуют.

На рис. 2 показано синхронизацию верхних клапанов верхнего распределительного вала цепного привода и двух клапанов на цилиндр. Он состоит из распределительного вала 14 с корпусом подшипника 13, привода распределительного вала, рычагов срабатывания клапана 11, болтов 18 регулировки опоры клапанов 1 и 22, направляющих втулок 4, пружин клапанов 7 и 8 с фиксирующими деталями.

Распределение с цепной передачей

Рисунок 2 — Газораспределительный механизм автомобиля с цепным приводом

1, 22 — клапаны; 2 — голова; 3 — штанга; 4, 20 — втулки; 5 — капюшон; 6 — шайбы; 7, 8, 17 — пружины; 9 — пластина; 10 — бисквит; 11 — рычаг; 12 — фланец; 13 — корпус; 14 — распределительный вал; 15 — шея; 16 — кулачок; 18 — болт; 19 — орех грецкий; 21 — пластина; 23 — кольцо; 24, 27, 28 — звездочки; 25 — цепь; 26 — успокаивающее; 29 — палец; 30 — башмак; 31 — натяжитель

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Распределительный вал имеет пять подшипников, отлитых из чугуна. Он имеет 15 опорных штифтов и 16 кулачков (впускной и выпускной). Внутри вала проходит канал, по которому масло поступает от центрального опорного пальца к другим пальцам и кулачкам. Ведомая звездочка 24 цепной передачи прикреплена к переднему концу вала. Вал установлен в специальном корпусе из 13 подшипников, отлитых из алюминиевого сплава, который закреплен на верхней плоскости ГБЦ. От осевых перемещений распределительный вал фиксируется упорным фланцем 12, который входит в паз пальца переднего подшипника вала и крепится к торцу корпуса подшипника.

Распределительный вал приводится в движение установленной на нем ведомой звездочкой 24 двухрядной роликовой цепью 25 от ведущей звездочки 28 коленчатого вала. Эта цепь также вращает звездочку 27 приводного вала масляного насоса. Привод распределительного вала имеет полуавтоматический натяжной механизм, состоящий из башмака и натяжителя. Цепь натягивается башмаком 30, на который действуют пружины натяжителя 31. Амортизатор 26 служит для гашения колебаний ведущей ветви цепи. Башмак и демпфер имеют стальной каркас со слоем вулканизированной резины. Стопорный штифт 29 предотвращает падение цепи при снятии звездочки распределительного вала с автомобиля.

Клапаны открывают и закрывают входную и выходную двери. Клапаны установлены в головке блока цилиндров в ряд под углом к ​​вертикальной оси цилиндров двигателя. Впускной клапан 1 для лучшего заполнения цилиндров горючей смесью имеет головку большего диаметра, чем выпускной клапан. Изготовлен из специальной хромистой стали с высокой износостойкостью и теплопроводностью. Выпускной клапан 22 работает в более жестких температурных условиях, чем впускной клапан. Он составлен. Его головка изготовлена ​​из жаропрочной хромированной стали, а шток — из специальной хромистой стали.

Каждый клапан состоит из головки 2 и штока 3. Головка имеет коническую поверхность (фаску), которая в закрытом состоянии обеспечивает идеальное прилегание клапана к специальному чугунному седлу, установленному в головке, а также имеет коническую поверхность.

Шток клапана перемещается в чугунной направляющей втулке 4, прижимаемой и фиксируемой стопорным кольцом 23 в головке блока цилиндров, что обеспечивает точное соединение клапана. На втулку установлена ​​пробка масляного дефлектора 5 из маслостойкой резины. Клапан имеет две винтовые пружины: внешняя 8 и одна внутренняя 7. Пружины прикреплены к штоку клапана шайбами ​​6, пластиной 9 и трещоткой 10. Клапан приводится в действие кулачком распределительного вала через рычаг из кованой стали сталь 11, которая опирается одним концом на регулировочный болт 18, а другим — на шток клапана. Регулировочный болт имеет шаровую головку. Он ввинчивается в резьбовую втулку 20, закрепляется в головке блока цилиндров и фиксируется пластиной 21 и фиксируется гайкой 19. Регулировочным болтом устанавливается необходимый зазор между кулачком распределительного вала и рычагом управления клапанами, равный 0,15 мм на холодном двигателе и 0,2 мм на теплом (нагретом до 75… 85 ° С). Пружина 17 создает постоянный контакт между концом рычага привода и штоком клапана.

Принцип работы

Газораспределительный механизм (ГРМ) работает следующим образом. При вращении распределительного вала его кулачки в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя скользят поочередно на рычагах 11. Рычаги, вращаясь одним концом на сферических головках регулировочных болтов 18, другим концом воздействуют на стержни клапанов, преодолеть сопротивление пружин 7, 8 и открыть клапаны. При дальнейшем повороте распределительного вала кулачки отрываются от рычагов, которые возвращаются в исходное положение под действием пружин 17, а клапаны закрываются под действием пружин 7 и 8.

При работающем двигателе распределительный вал вращается в два раза медленнее, чем коленчатый вал. Это связано с тем, что за период рабочего цикла двигателя, который происходит при двух оборотах коленчатого вала, впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра должны открываться один раз.

Нормальная работа газораспределительного механизма (ГРМ) во многом зависит от теплового зазора между кулачками распределительного вала и рычагами срабатывания клапана. Этот зазор позволяет клапанам плотно закрываться, когда они растягиваются из-за нагрева во время работы. При недостаточном тепловом зазоре или его отсутствии клапаны закрываются не полностью, что приводит к утечкам газа, быстрому сгоранию скосов клапанной головки и снижению мощности двигателя.

Привод распределительного вала

Особенностью привода распредвала (рисунок 3) является использование ременной передачи. Привод распределительного вала осуществляется через установленный на нем зубчатый шкив 4 ремнем 5 от зубчатого шкива 1 коленчатого вала. С помощью этого ремня также вращается зубчатый шкив 8 коленчатого вала масляного насоса.

Распредвал с ременной передачей

Рисунок 3 — Ременная передача распределительного вала

1, 4, 8 — шкивы; 2 — болты; 3 — ролик; 5 — пояс; 6 — скоба; 7 — пружина

Ремень — зубчатый, из резины, армированной стекловолокном. Зубья ремня имеют трапециевидную форму. Ремень натягивается с помощью натяжного ролика 3, закрепленного на кронштейне 6. Натяжение ремня регулируется пружиной 7 на неработающем двигателе при ослаблении болтов 2 кронштейна натяжного ролика. Привод распределительного вала работает без смазки и закрыт снаружи тремя пластиковыми крышками.

Газораспределительный механизм двигателя, изображенный на рисунке 4, состоит из распределительного вала 2 с двумя корпусами подшипников 1, привода распределительного вала, кнопок 4, регулировочных шайб 3, направляющих втулок 6, клапанов 7, клапанных пружин 5 с деталями крепления.

Распределительный вал верхнего расположения

Рисунок 4 — Газораспределительный механизм (а) с верхним распредвалом и его трансмиссией (б):

1 — корпус; 2 — распределительный вал; 3 — стиральная машина; 4 — толкатель; 5 — пружина; 6 — втулка; 7 — клапан; 8, 9, 11 — шкивы; 10 — ролик; 12 — ремень; 13 — ось

Распределительный вал — чугун, литье, с пятью подшипниками. В задней части вала 2 находится эксцентрик для привода топливного насоса. Седла 1 подшипников распределительного вала отлиты из алюминиевого сплава. В них находятся верхние половинки штифтов распределительного вала: две в переднем корпусе и три в заднем. 4-клапанные толкатели — стальные, цилиндрические, передают усилия с кулачков распределительного вала на клапаны. Вверху кнопок есть прорезь для установки регулировочной шайбы. Толщина 3 — листовая сталь толщиной 3,00… 4,25 мм с диапазоном 0,05 мм. Выбор толщины этих шайб регулирует воздушный зазор между шайбой и кулачком распределительного вала. 7 клапанов (впускной, выпускной) различаются по конструкции и изготовлены из разных сталей. Впускной клапан имеет головку большего диаметра, чем выпускной. Изготовлен из хромоникель-молибденовой стали. Сливной клапан — композитный, сваренный из двух частей. Головка клапана изготовлена ​​из жаропрочной хромоникель-марганцевой стали, а шток — из хромоникель-молибденовой стали. Направляющие втулки на 6 клапанов изготовлены из чугуна, запрессованы и закреплены стопорными кольцами в головке блока цилиндров.

Пружины 5 (внешняя, внутренняя) прижимают клапан к седлу и препятствуют его отсоединению от толкателя. Также они исключают возникновение резонансных колебаний деталей.

Привод распределительного вала осуществляется через установленный на нем зубчатый шкив 11 ремнем 12 от зубчатого шкива 8 коленчатого вала. Этим же ремнем вращается зубчатый шкив 9 насоса охлаждающей жидкости. Ремень — зубчатый, резиновый, армированный стекловолокном. Зубья ремня полукруглые. Ремень натягивается роликом 10, который вращается на эксцентриковой оси 13, закрепленной на шпильке, закрепленной в головке. Когда ось эксцентрика вращается относительно шпильки, натяжение ремня изменяется. Привод распредвала работает без смазки. Он закрывается двумя крышками: пластиковой передней и стальной задней.

При вращении распределительного вала его кулачок скользит по шайбе 3 и по толкателю 4. Толкатель воздействует на шток 7 клапана, преодолевает сопротивление пружин 5 и открывает клапан. При дальнейшем вращении кулачок отделяется от толкателя, который возвращается в исходное положение под действием пружин 5, закрывающих клапан.

Работа ГРМ

Эта фаза, в свою очередь, разделена на две части:

  • работа цилиндра;
  • периоды газораспределения.

Работа цилиндров

Чередующиеся движения цилиндров — их основная работа. Условия зависят от положения вершин коленчатого и распределительного валов, а также от положения самих цилиндров.

Если цилиндров четыре и они выстроены в ряд, то чередование происходит на 180 градусов — 1-2-4-3 как у «Волги», 1-3-4-2 — ВАЗ «шестерка» или «Москвич».

В 8-цилиндровых V-образных двигателях пальцы расположены под прямым углом. Такой же угол между цилиндрами. Если поршень одного цилиндра находится в мертвой точке, соседний находится в центре. Отсюда левый и правый края перемещают четверть коленчатого вала.

Периоды распределения газов

Под этим мы подразумеваем фазы открытия и закрытия клапанов в начале и в конце. Это выражается в градусах угла поворота коленчатого вала. Цилиндры должны быть как можно более чистыми, поэтому выхлопные газы должны выпускаться, когда поршень находится в ВМТ. И в точке ВМТ клапан закрывается. Момент, когда сразу открываются два клапана, называется перекрытием.

Все эти этапы задаются рабочими завода, на котором производится двигатель, и зависят от его мощности и частоты вращения. Колебательное движение воздуха в открывающих и закрывающих клапанах устанавливается таким образом, что давление создается, когда открывающий клапан закрыт, и вакуум создается, когда клапан закрывается. В результате топливная смесь поступает чище, а выхлопные газы лучше удаляются.

При правильной установке механизма шестерни ГРМ должны прилегать к соответствующим зубьям. Несоосность некоторых зубцов может привести к слишком сильному удару поршня по цилиндру, поломке клапана, потере давления или поломке всего двигателя.

Следует отметить еще один вид — десмодромное газораспределение. Есть 2 распредвала без пружин: первый опускает клапаны, второй поднимает. Коленвал в таком виде может получить огромное количество оборотов, не опасаясь поломки или выхода из строя. А стандартный двигатель может выйти из строя уже за девять тысяч. Двигатели с десмодромным распределением очень сложны в производстве и дороги, в прошлом они использовались в основном для гоночных автомобилей. Первой компанией, которая применила его в своих автомобилях, была Mercedes. Сейчас это обычное дело в мотоциклах.

Количество клапанов

В классической версии четырехтактному двигателю для работы требуется всего два клапана на цилиндр. Но к современным двигателям предъявляются все новые и новые требования по мощности, расходу топлива и экологичности, так что этого им уже недостаточно. Поскольку чем больше клапанов, тем эффективнее заполняется цилиндр новым зарядом. Несколько раз на двигателях были опробованы следующие схемы:

  • три клапана (входной — 2, выходной — 1);
  • четыре клапана (входной — 2, выходной — 2);
  • пять клапанов (впускной — 3, выпускной — 2).

Лучшее наполнение и очистка цилиндра достигается за счет использования большего количества клапанов на цилиндр. Но это усложняет конструкцию двигателя.

Сегодня наиболее популярны двигатели с 4-мя клапанами на цилиндр. Первые двигатели этого типа появились в 1912 году на Peugeot Gran Prix. Так что это решение не получило широкого распространения, но с 1970 года стали активно выпускаться автомобили с таким большим количеством клапанов.

Неисправности ГРМ

К внешним признакам неисправности относятся:

  • касание открывающих и закрывающих клапанов;
  • снижение давления;
  • снижение показателей мощности двигателя.

Такие сбои газораспределительного механизма возникают из-за недостаточного контакта клапанов с седлами. Это происходит из-за нагара, который со временем накапливается на стенках, что приводит к разрушению пружин, образованию трещин и исчезновению пространства между штоком и рычагом клапана.

Шлифовка зубьев коленчатого вала и шестерен распределительного вала, износ втулок клапанов и чрезмерное смещение от центра распределительного вала также относятся к неисправностям ГРМ.

Процесс ремонта ГРМ

Часто бывает необходимо провести техническое обслуживание газораспределительного механизма. Основная проблема — износ коренных шеек, кулачков вала и повышенный люфт подшипников. Чтобы исключить люфт в подшипниках коленчатого вала, его фиксируют шлифовкой опорных пальцев и углублением канавок для подачи масла. Пакеты необходимо отшлифовать до ремонтных размеров. После завершения ремонтных работ по восстановлению коленвала необходимо проверить высоту кулачков.

На поверхностях подшипников шкворней коленчатого вала не должно быть ни малейших повреждений, а в корпусах подшипников не должно быть трещин. После очистки и промывки распределительного вала обязательно проверьте зазор между его штифтами и отверстием в опоре головки блока цилиндров.

Для определения точного зазора необходимо знать диаметр штифта распредвала, это позволит установить соответствующий подшипник. После установки на корпус измерьте внутренний диаметр подшипника, затем вычтите его из диаметра пальца, чтобы найти размер зазора. Он не может превышать 0,2 мм.

Цепь не должна иметь механических повреждений, растягиваться более чем на 4 мм. Цепь ГРМ можно регулировать: отверните стопорный болт на пол-оборота, проверните коленчатый вал на 2 оборота, затем стопорный болт нужно повернуть до упора.

Фазы газораспределения

Под синхронизацией клапана понимается начало открытия и момент закрытия клапана, выраженный в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек. Наилучшая очистка цилиндра от выхлопных газов достигается открытием выпускного клапана до нижней мертвой точки (НМТ) и закрытием после ВМТ. Заполнение цилиндров воздухом или топливной смесью происходит, когда впускной клапан открывается до того, как он превысит ВМТ, и закрывается после ВМТ. Период одновременного открытия обоих клапанов называется их перекрытием.

Этапы подбираются производителем двигателя экспериментальным путем и зависят от его конструкции и скорости. При этом колебание газов используется таким образом, что перед закрытием впускного клапана перед ним возникает волна давления, а перед закрытием выпускного клапана — волна разрежения. Такой подбор ступеней обеспечивает одновременное улучшение заполнения цилиндров воздухом или смесью, а также очистки их от выхлопных газов.

Установка газораспределительного механизма осуществляется по меткам на шестернях. Отклонение от нормы на пару зубьев или звездочек может привести к удару клапана о поршень и повреждению двигателя. Постоянство фаз сохраняется при наличии теплового зазора в клапанном механизме, нарушения которого вызывают уменьшение или увеличение продолжительности открытия.

Для каждого двигателя производитель указывает фазы газораспределения в виде диаграммы, на которой показаны моменты открытия, закрытия и перекрытия клапанов.

Особенности привода ГРМ, цепь и ремень

Шкив привода распределительного вала расположен снаружи головки блока цилиндров. Для предотвращения протечек масла на цапфу вала надевается сальник. Цепь ГРМ приводит в действие весь механизм ГРМ и расположена на одной стороне звездочки или ведомого шкива и передает усилие от коленчатого вала на другой.

Правильное и постоянное положение коленчатого и распределительного валов относительно друг друга зависит от ременной передачи клапана. Даже небольшие отклонения положения могут вызвать погодные условия и отказ двигателя.

Самым надежным считается цепной привод, в котором используется ролик ГРМ, но есть некоторые проблемы с обеспечением необходимого уровня натяжения ремня. Основная проблема, с которой сталкиваются водители, что характерно для цепи механизма, — это ее обрыв, часто являющийся причиной прогиба клапанов.

К дополнительным элементам механизма относится ролик привода ГРМ, служащий для натяжения ремня. К недостаткам цепного привода газораспределительного механизма, помимо риска поломки, можно отнести еще высокий уровень шума при работе и необходимость его менять каждые 50-60 тысяч километров.

Замена ремня ГРМ своими руками

Удалив изношенный ремень и установив на его место новый, легко изменить взаимное положение коленвала и распредвалов. В этом случае произойдет смещение фаз газораспределения двигателя, что приведет к сбоям в работе, вплоть до отказа. Метки на шестернях приводного механизма используются для визуального контроля установки ГРМ.
замена ремня ГРМ
После снятия непригодного ремня отметки на шестернях коленчатого и распределительного валов необходимо совместить с пазами в корпусе привода. Цель данной операции — установить условный «ноль», от которого двигатель начнет работать. Далее следует аккуратно установить сменный ремень, стараясь не сдвинуть отметки на шестернях.

Следующим шагом является проверка и регулировка натяжения натяжного ролика. Назначение этого узла — удерживать ремень на шестернях приводного механизма. Правильность регулировки ролика можно проверить, повернув натянутый ремень пальцами. Если вы можете повернуть его на девяносто градусов, натяжной механизм хорошо отрегулирован. Если ремень поворачивается на угол менее 90 градусов, он будет перетянут, если на больший, он не будет натянут.
натяжение ремня ГРМ
очень важно при установке не хвататься за ремень ГРМ смазанными руками. Это может привести к перерегулированию ведущих шестерен.

Ремень, приобретенный на придорожной заправке, следует тщательно осмотреть. При нарушении условий хранения новый ремень ГРМ также порвется и его нельзя будет использовать по назначению.

Распределительный вал

Кулачки, давящие на клапаны, приводят в движение особый механизм — ГРМ, а точнее другой ее компонент — газораспределительный вал, который еще называют распределительным валом. Кулачки являются его неотъемлемой частью, и он установлен на специальных опорных штифтах в головке блока цилиндров. В зависимости от положения кулачков на распределительном валу клапаны, необходимые для нормальной работы двигателя, открываются по очереди, что и является принципом синхронизации. В некоторых моделях двигателей, где цилиндры расположены не на одной линии, предусмотрена пара распредвалов.

Работа системы валов ГРМ

Распредвал приводится в движение коленчатым валом, на конце которого находится шестерня специально подобранного диаметра. Еще одна шестерня установлена ​​на распредвале. Передача крутящего момента от коленчатого вала к распределительному валу осуществляется стальной цепью или ремнем с зубьями шестерни, изготовленными из прочной армированной резины. Работа ГРМ зависит от правильной установки цепи или ремня. При этом все клапаны открываются в нужный момент, что позволяет воздушно-топливной смеси попасть в цилиндр, сгореть там и удалить выхлопные газы. Это основной принцип газораспределительного механизма.

В зависимости от конструкции клапан нажимается непосредственно кулачком на распределительном валу или с помощью рычага, называемого коромыслом, который приводится в действие кулачком. Назначение и устройство газораспределительного механизма позволяет открывать необходимые клапаны в момент начала необходимого цикла двигателя, что обеспечивает его бесперебойную работу. Любое нарушение приводит к выходу из строя вплоть до выхода из строя силового агрегата.

Источники

  • https://CarExtra.ru/obzory/gazoraspredelitelnyiy-mehanizm.html
  • https://autostuk.ru/gazoraspredelitelnyj-mexanizm-dvigatelya.html
  • https://topmekhanik.ru/gazoraspredelitelnyj-mehanizm-dvigatelya-grm/
  • https://www.lowsound.ru/chto-takoe-grm-v-mashine-i-dlya-chego-on-prednaznachen.html
  • https://carspec.info/grm-gazoraspredelitelnyj-mexanizm
  • https://tuning-mg.ru/ustrojstvo/gazoraspredelitelnyj-mehanizm.html
  • https://ustroistvo-avtomobilya.ru/dvigatel/gazoraspredelitelnyj-mehanizm-grm/gazoraspredelitel-ny-j-mehanizm-2/
  • https://avtika.ru/naznachenie-ustroystvo-i-rabota-gazoraspredelitelnogo-mehanizma-dvigatelya/
  • https://voditelauto.ru/%D0%B3%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9-%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC/
  • https://pddn.ru/stati/gazoraspredelitelnyj-mehanizm-dvigatelya-ustrojstvo-princzip-raboty-naznachenie-tehnicheskoe-obsluzhivanie-i-remont
  • https://ZnanieAvto.ru/dvs/ustrojstvo-grm-i-princip-raboty.html

Оцените статью
Блог о грузовых автомобилях