Газораспределительный механизм. Назначение и устройство ГРМ. Грм двигателя принцип работы


Газораспределительный механизм устроен не просто

Газораспределительный механизм (ГРМ или система газораспределения) необходим для своевременного обеспечения подачи топливно-воздушной смеси или воздуха в цилиндры двигателя, а также для выпуска из цилиндров газов, которые уже отработаны. Механизм реализации построен на своевременном закрытии и открытии клапанов. Клапанные механизмы используются на самых распространенных двигателях – четырехтактных, поэтому рассмотрим ГРМ именно на их примере.

Общее устройство газораспределительного механизма

В устройство ГРМ входят следующие компоненты: клапаны, клапанный привод, вал распределения и привод распределительного вала. Клапан, осуществляющий подачу воздуха в цилиндры, состоит из стержня и тарелки.

Клапаны расположены в головке блока цилиндров, а то место, где клапан соприкасается с головкой блоков цилиндров, называется седлом. Клапаны бывают впускные и выпускные. Диаметры тарелок этих клапанов различаются. Это сделано для обеспечения более полного наполнения цилиндров.

Пружина удерживает клапан в закрытом состоянии, а нажатие на стержень – в открытом. На стержне закреплена пружина с помощью тарелки. Во избежание резонирующих колебаний на клапанах возможна установка двух пружин с меньшим коэффициентом жесткости и противоположной навивкой. Абсолютное большинство двигателей внутреннего сгорания имеют в своем устройстве по паре выпускных и паре впускных клапанов на каждый из цилиндров.

Однако существует газораспределительный механизм двигателя с тремя впускными и двумя выпускными клапанами. Количество клапанов прямо пропорционально размерам и сложностью ДВС.

Привод газораспределительного механизма осуществляет открытие клапана и обеспечивает передачу усилия на клапан от вала распределения. Существует два основных типа приводов: роликовые рычаги и гидравлические толкатели.

Предпочтительней роликовые рычаги, потому что они имеют более высокий КПД, так как минимизированы потери на трение и относительно меньшая масса.

Роликовый рычаг имеет две опоры: с одной стороны – стержень клапана, с другой – гидрокомпенсатор или шаровую опору в зависимости от конструкции. Состоит гидрокомпенсатор из цилиндра, обратного клапана, поршня с пружиной и масляных каналов.

Устройство распределительного вала

Имеется два варианта расположения вала в головке блока: одновальная и двухвальная схемы. Предпочтение отдается второй. Кроме того, в V-образном ДВС устанавливается 4 вала – по паре на каждый ряд. Распределительный вал работает от действий коленчатого вала благодаря приводу, осуществляющему вращение с половинной скоростью коленчатого вала.

В роли привода вала распределения могут использоваться цепная, ременная и зубчатая передачи. Два первых типа используют распределительный вал, который находится в головке блока цилиндров, а третья – находящийся в блоке цилиндров.

Цепная и ременная передачи применяются в ГРМ с одинаковой частотой. Ремень газораспределительного механизма менее надежен, соответственно, менее долговечен. Однако, цепь тяжелее ремня, а значит, требует дополнительного натяжения. Это достигается путем установки натяжных роликов и успокоителей, которые гасят колебания.

Цепь распределительного механизма состоит из однорядной и двухрядной роликовой цепи. Набирают популярность зубчатые цепи, взаимодействующие с зубьями особой формы. Кроме распределительного вала, цепной механизм используется в приводе балансирных валов и масляного насоса.

Ремень газораспределительного механизма не требует смазки, соответственно, устанавливается на шкивы открыто. Выступы на внутренней поверхности ремня зацепляются с зубьями на шкивах, что создает вращение. Снизить тяговые усилия позволяет эллиптическая шестерня, используемая на двигателях TDI, а также снизить крутильные колебания вала распределения.

Кроме распределительного вала зубчатым механизмом приводится в действие масляный и топливный насосы, а также насос охлаждающей жидкости. Также необходимо сказать, что ремень газораспределительного механизма имеет ограниченный ресурс – 100-150 тыс. км. У ВАЗ 2106 ресурс будет еще меньше.

А вот видео про ГРМ:

Также на эту тему вы можете почитать:

Alex S Октябрь 9th, 2013

Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто

avto-all.com

Схема газораспределительного механизма двигателя

Мы снова рады приветствовать Вас, наши дорогие читатели и подписчики! Сразу раскроем карты — сегодня вашему вниманию предлагается схема газораспределительного механизма двигателя, а также небольшое повествование об особенностях работы и деталях этого узла.

Продолжая изучать внутренности автомобиля, нельзя обойти стороной этот ключевой элемент двигателя внутреннего сгорания, без которого он бы просто не смог правильно работать, отделять выхлопные газы от свежей топливно-воздушной смеси и вообще представлял бы собой груду никому ненужного металлолома.

Схема газораспределительного механизма двигателя. К чему все эти сложности?

Схема газораспределительного механизма двигателя (ГРМ) двигателя и его назначение. Что же он распределяет, какие газы и для чего вообще это нужно?

Как уже отмечалось выше, данный узел имеет крайне важное значение для функционирования мотора. Именно он определяет, когда нужно выпустить отработанный газ из цилиндров, а когда впустить очередную порцию воздуха или воздушно-топливной смеси.

Эти процессы должны быть чётко синхронизированы с работой поршней иначе толка от мотора не будет никакого. О том, как это реализовано в современных двигателях, мы расскажем далее.

 

Разнообразие ГРМ и технический прогресс

Ключевыми элементами ГРМ являются: распределительный вал (или по-простому – распредвал), управляющий работой клапанов, привод распредвала, который связывает его с коленчатым валом, а также сами клапаны. Компоновка этих элементов определяет виды газораспределительных механизмов:

  • в зависимости от расположения распредвала – верхнего или нижнего расположения. Первый вариант наиболее распространён и чаще всего используется в современном автомобилестроении, так как позволяет снимать большую мощность с двигателя. В этом случае вал находится в головке блока цилиндров. Логично предположить, что в схеме с нижним расположением, коленвал установлен в блоке цилиндров;
  • в зависимости от количества распределительных валов – с одним (SOHC) или с двумя (DOHC). Нужно сказать, что схемы двигателей с одним распредвалом постепенно становятся достоянием истории, уступив место под капотом более производительным вариантам с двумя валами;
  • в зависимости от типа привода распредвала – ременной, цепной и зубчатый. Первые два типа характерны для современного верхнерасположенного вала. Цепной привод по праву считается более долговечным, но имеет недостатки из-за большего веса самой цепи. Ременные, или как их ещё называют благодаря характерной форме — зубчато-ременные, служат не так долго, хотя при должном качестве самого ремня и правильной его установке позволяют забыть о себе почти на 100 тысяч километров пробега;
  • и, наконец, в зависимости от количества клапанов – от 2 до 5 на цилиндр. Кстати, клапаны бывают впускные и выпускные, причём отличаются они между собой не только функциональным назначением, но и конструкцией. Так, к примеру, выпускные немного меньше по диаметру, а материалы, из которых они изготовлены, должны быть более жаропрочными, чем у впускных.

ГРМ: слаженный оркестр под капотом автомобиля

Теперь давайте попробуем разобраться, каким образом все эти детали, о которых шла речь выше, взаимодействуют друг с другом и позволяют двигателям автомобилей приносить пользу своим владельцам.

Мы уже вспоминали, что одним из главных условий правильной работы силового агрегата является чёткая синхронизация между движением поршней и моментами выпуска отработанных газов, а также запуска свежей порции топливно-воздушной смеси в цилиндры.

Технически этим заняты клапаны, устанавливаемые в головке блока цилиндров, но сами по себе решить, когда нужно открыть путь газам, они, конечно же, не могут. Управляет оркестром клапанов распределительный вал, являющийся, по сути, ключевым элементов всего ГРМ.

На нём в определённом порядке закреплены специальные кулачки, которые, вращаясь, передают усилие через систему штанг, толкателей, коромысел и гидрокомпенсаторов на впускные или выпускные клапаны.

Моменты открытия и закрытия клапанов (в технической литературе эти моменты называют сложным словосочетанием – фазы газораспределения) должны соблюдаться очень строго, ведь от этого зависит эффективность работы двигателя, его мощность, расход топлива и долговечность.

Чтобы распредвалы вращались и делали это в чёткой синхронизации с поршнями, они при помощи ременной или цепной передачи связаны с коленчатым валом двигателя.

Правильное взаиморасположение валов устанавливается во время монтажа ремня или цепи, и для этого на шестернях имеются специальные метки, которые нужно совмещать в определённом порядке.

Далее дело за натяжкой, и если всё выполнено верно, ремень или цепь ГРМ верой и правдой будут служить Вам десятки тысяч километров.

Хочется обратить особое внимание на то, как важно выставить положение коленчатого и распределительных валов относительно друг друга в заданном заводом положении при замене ремня газораспределительного механизма.

Смещение шестерни вала хотя бы на несколько зубцов может привести к тяжёлым последствиям, вплоть до полного выхода двигателя из строя. Будьте внимательными, если затеяли подобные действия самостоятельно!

Ну вот и подошёл к концу наш рассказ о газораспределительном механизме двигателя. Надеемся, что Вам, наши читатели, было интересно, а может быть и полезно узнать что-то новое об устройстве моторов.

Не забывайте подписываться на наши публикации, давать на них ссылки своим друзьям, а мы со своей стороны продолжим радовать вас свежими статьями, посвящёнными устройству автомобилей.

auto-ru.ru

Газораспределительный механизм (ГРМ) - назначение, конструкция и устройство, принцип работы, типы газораспределительных механизмов

Назначение и характеристика

Газораспределительным называется механизм, осуществляющий открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя.

Газораспределительный механизм (ГРМ) служит для своевременного впуска горючей смеси или воздуха в цилиндры двигателя и выпуска из цилиндров отработавших газов. В двигателях автомобилей применяются газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов. Верхнее расположение клапанов позволяет увеличить степень сжатия двигателя, улучшить наполнение цилиндров горючей смесью или воздухом и упростить техническое обслуживание двигателя в эксплуатации. Двигатели автомобилей могут иметь газораспределительные механизмы различных типов (рисунок 1), что зависит от компоновки двигателя и, главным образом, от взаимного расположения коленчатого вала, распределительного вала и впускных и выпускных клапанов. Число распределительных валов зависит от типа двигателя.

Рисунок 1 – Типы газораспределительных механизмов, классифицированных по различным признакам

При верхнем расположении распределительный вал устанавливается в головке цилиндров, где размещены клапаны. Открытие и закрытие клапанов производится непосредственно от распределительного вала через толкатели или рычаги привода клапанов. Привод распределительного вала осуществляется от коленчатого вала с помощью роликовой цепи или зубчатого ремня.

Верхнее расположение распределительного вала упрощает конструкцию двигателя, уменьшает массу и инерционные силы возвратно-поступательно движущихся деталей механизма и обеспечивает высокую надежность и бесшумность его работы про большой частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Цепной и ременный приводы распределительного вала также обеспечивают бесшумную работу газораспределительного механизма.

При нижнем расположении распределительный вал устанавливается в блоке цилиндров рядом с коленчатым валом. Открытие и закрытие клапанов производится от распределительного вала через толкатели штанги и коромысла. Привод распределительного вала осуществляется с помощью шестерен от коленчатого вала. При нижнем расположении распределительного вала усложняется конструкция газораспределительного механизма и двигателя. При этом возрастают инерционные силы возвратно-поступательно движущихся деталей газораспределительного механизма. Число распределительных валов в газораспределительном механизме и число клапанов на один цилиндр зависят от типа двигателя. Так, при большем числе впускных и выпускных клапанов обеспечивается лучшие наполнение цилиндров горючей смесью и их очистка от отработавших газов. В результате двигатель может развивать большие мощность и крутящий момент. При нечетном числе клапанов на цилиндр число впускных клапанов на один клапан больше, чем выпускных.

Конструкция и работа газораспределительного механизма

Газораспределительные механизмы независимо от расположения распределительных валов в двигателе включают в себя клапанную группу, передаточные детали и распределительные валы с приводом.

В клапанную группу входят впускные и выпускные клапаны, направляющие втулки клапанов и пружины клапанов с деталями крепления.

Передаточными деталями являются толкатели, направляющие втулки толкателей, штанги толкателей, коромысла, ось коромысел, рычаги привода клапанов, регулировочные шайбы и регулировочные болты. Однако при верхнем расположении распределительного вала толкатели, направляющие втулки и штанги толкателей, коромысла и ось коромысел обычно отсутствуют.

На рисунке 2 представлен газораспределительный механизм двигателя с верхним расположением клапанов, с верхним расположением распределительного вала с цепным приводом и с двумя клапанами на цилиндр. Он состоит из распределительного вала 14 с корпусом 13 подшипников, привода распределительного вала, рычагов 11 привода клапанов, опорных регулировочных болтов 18 клапанов 1 и 22, направляющих втулок 4, пружин 7 и 8 клапанов с деталями крепления.

Рисунок 2 – Газораспределительный механизм легкового автомобиля с цепным приводом

1, 22 – клапаны; 2 – головка; 3 – стержень; 4, 20 – втулки; 5 – колпачок; 6 – шайбы; 7, 8, 17 – пружины; 9 – тарелка; 10 – сухарь; 11 – рычаг; 12 – фланец; 13 – корпус; 14 – распределительный вал; 15 – шейка; 16 – кулачок; 18 – болт; 19 – гайка; 21 – пластина; 23 – кольцо; 24, 27, 28 – звездочки; 25 – цепь; 26 – успокоитель; 29 – палец; 30 – башмак; 31 – натяжное устройство

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Распределительный вал – пятиопорный, отлит из чугуна. Он имеет опорные шейки 15 и кулачки 16 (впускные и выпускные). Внутри вала проходит канал, через который подводится масло от средней опорной шейки к другим шейкам и кулачкам. К переднему торцу вала крепится ведомая звездочка 24 цепного привода. Вал устанавливается в специальном корпусе 13 подшипников, отлитом из алюминиевого сплава, который закреплен на верхней плоскости головки блока цилиндров. От осевых перемещений распределительный вал фиксируется упорным фланцем 12, который входит в канавку передней опорной шейки вала и прикрепляется к торцу корпуса подшипников.

Привод распределительного вала осуществляется через установленную на нем ведомую звездочку 24 двухрядной роликовой цепью 25 от ведущей звездочки 28 коленчатого вала. Этой цепью также вращается звездочка 27 вала привода масляного насоса. Привод распределительного вала имеет полуавтоматический натяжной механизм, состоящий из башмака и натяжного устройства. Цепь натягивается башмаком 30, на который воздействуют пружины натяжного устройства 31. Для гашения колебаний ведущей ветви цепи служит успокоитель 26. Башмак и успокоитель имеют стальной каркас с привулканизированным слоем резины. Ограничительный палец 29 предотвращает спадание цепи при снятии на автомобиле ведомой звездочки распределительного вала.

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапаны установлены в головке блока цилиндров в один ряд под углом к вертикальной оси цилиндров двигателя. Впускной клапан 1 для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью имеет головку большего диаметра, чем выпускной клапан. Он изготовлен из специальной хромистой стали, обладающей высокой износостойкостью и теплопроводностью. Выпускной клапан 22 работает в более тяжелых температурных условиях, чем впускной. Он выполнен составным. Его головку делают из жаропрочной хромистой стали, а стержень – из специальной хромистой стали.

Каждый клапан состоит из головки 2 и стержня 3. Головка имеет конусную поверхность (фаску), которой клапан при закрытии плотно прилегает к седлу из специального чугуна, установленному в головке блока цилиндров и имеющему также конусную поверхность.

Стержень клапана перемещается в чугунной направляющей втулке 4, запрессованной и фиксируемой стопорным кольцом 23 в головке блока цилиндров, обеспечивающей точную посадку клапана. На втулку надевается маслоотражательный колпачок 5 из маслост

carspec.info

Схема устройства и работа механизма газораспределения

В четырехтактных двигателях применяют клапанный механизм газораспределения, служащий для своевременной подачи в цилиндры воздуха (в дизелях) или горючей смеси (в карбюраторных двигателях) и для выпуска из цилиндров отработавших газов. Клапаны в определенные моменты открывают и закрывают впускные и выпускные каналы головки цилиндров, т.е. обеспечивают сообщение цилиндров двигателя с впускным и выпускным трубопроводами. В изучаемых двигателях используют механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и нижним положением распределительного вала.

Рис. Схема механизма газораспределения: 1 — ось коромысел; 2 — регулировочный винт; 3 — контргайка; 4 — стойка; 5 — штанга; 6 — толкатель; 7 — распределительный вал; 8 — шестерня распределительного вала; 9 — шестерня коленчатого вала; 10 — промежуточная шестерня; 11 — поршень; 12 — клапан; 13 — головка цилиндров; 14 — направляющая втулка; 15 — пружина клапана; 16 — коромысло

Механизм газораспределения состоит из:

  • впускных и выпускных клапанов с пружинами
  • передаточных деталей от распределительного вала к клапанам
  • распределительного вала
  • шестерни

Механизм работает следующим образом: коленчатый вал с помощью шестерен вращает распределительный вал 7, каждый кулачок которого, набегая на толкатель 6, поднимает его вместе со штангой 5. Последняя, в свою очередь, поднимает один конец коромысла 16, при этом другой конец, двигаясь вниз, давит на клапан 12. Клапан опускается и сжимает пружину 15. Когда кулачок распределительного вала 7 сходит с толкателя 6, штанга 5 и толкатель опускаются, а клапан 12 под действием пружины «садится в седло» и плотно закрывает отверстие канала.

Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов и заполнения их свежим воздухом или горючей смесью клапаны открыты дольше, чем в простейшем двигателе. От степени наполнения цилиндров «свежим зарядом» и степени очистки их от отработавших газов во многом зависит мощность двигателя.

Для того чтобы в цилиндры двигателя поступило больше воздуха или горючей смеси, впускные клапаны должны открываться с опережением, т.е. до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). При большой частоте вращения коленчатого вала такт впуска повторяется часто, поэтому во впускном трубопроводе создается разрежение и воздух поступает в цилиндры двигателя, несмотря на то, что поршень некоторое время движется вверх. Поступление воздуха в цилиндры через открытый клапан продолжается по инерции и после того, как поршень пройдет нижнюю мертвую точку (НМТ). Впускной клапан закрывается с некоторым запаздыванием. Периоды от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в угловых градусах поворота коленчатого вала, называют «фазами газораспределения». Их можно изобразить в виде таблицы, либо в виде круговой диаграммы, как, например, на рисунке. За счет опережения открытия и запаздывания закрытия впускного клапана период впуска воздуха у двигателя ЗМЗ-53 продлевается от 180 до 268°.

Рис. Диаграмма фаз газораспределения двигателя ЗМЗ-53

После закрытия впускного клапана происходят сжатие смеси и рабочий ход поршня. Выпуск отработавших газов из цилиндра, или открытие выпускного клапана, начинается до прихода поршня в НТМ, за 50° по углу поворота коленчатого вала. Выпускной клапан закрывается после прохода поршнем ВМТ. Продолжительность открытия выпускного клапана по углу поворота коленчатого вала составляет 252°.

В конце такта выпуска и начале такта впуска оба клапана некоторое время открыты одновременно, что соответствует 46 по углу поворота коленчатого вала. Такое угловое перекрытие тактов клапанов способствует лучшей очистке цилиндра от отработавших газов в результате его продувки свежим воздухом.

Моменты открытия и закрытия клапанов у каждого двигателя различны и зависят от профиля кулачков распределительного вала, а также от величины зазоров между клапанами и коромыслами.

ustroistvo-avtomobilya.ru

ГРМ (газораспределительный механизм) — Словарь автомеханика

ГРМ, полное название термина, газораспределительный механизм автомобиля - система, отвечающая за своевременный впуск топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя с последующим выпуском из цилиндров отработанных газов открывая и закрывая отверстия в камере сгорания.

Устройство ГРМ очень сложное, в него входит один или несколько распределительных валов, впускных и выпускных клапанов, механизмов привода к валам и несколько вспомогательных передаточных деталей.

Привод ГРМ

Распредвал может приводится в движение двумя видами привода: ремнём или цепью. Когда механизм газораспределения приводится в движение цепным приводом, то на торце распределительного вала установлена ведомая звездочка, а если передача энергии от коленвала до распредвала происходит ременным приводом, то устанавливают шкив. Есть также сложные конструкции на которых привод ГРМ осуществляется ремнем или цепью одновременно.

Но не зависимо от типа привода в механизме ГРМ должно соблюдаться условие - неизменность положения валов относительно друг-друга. По тому что когда какой то вал будет "отставать", то синхронизация работы нарушается.

Виды привода ГРМ. Ремень ГРМ и цепь ГРМ

Виды поломок в ГРМ

  • Может быть неполное закрывание клапанов;
  • Увеличение зазора между стержнями клапанов и коромысельными носками;
  • Возникновение изношенности штанги и толкатели, коромысла, выработка шейки распредвала или шестерней валов газораспределительной системы.

Отличительные черты поломок ГРМ

  1. Наблюдается снижение мощности двигателя;
  2. Неравномерность работы мотора авто;
  3. Машина начинает потреблять больше топлива;
  4. Доносящийся стук клапанов.

Когда в двигателе падает мощность, это указывает на нарушенную регулировку тепловых зазоров и неполное прилегание клапанов к седлам. Если тепловой зазор больше требуемого, тогда это провоцирует повышенные ударные нагрузки на клапан-седло. При уменьшении зазоров просматривается разгерметизация двигательных цилиндров и наблюдается стук клапанов. Это возникает в следствие образования нагара на сопряжении клапан-седло либо из-за неправильной регулировки газораспределительного механизма. Если же кроме падения мощности повышается вибрация двигателя, тогда причина может крыться в удлиненном ремне привода ГРМ.

Чаще всего автовладельцев волнует вопрос при обслуживании системы ГРМ это зазоры и клапана.

Когда происходит разгерметизация в цилиндрах, наблюдается повышенное потребление автомобилем топлива, неравномерная работа мотора с одновременным снижением его мощности. Не равномерная работа двигателя может наблюдаться, если пружины клапанов ГРМ теряют свою упругость, так же при износе распредвала, шестеренок и толкателей.

Профилактика поломок ГРМ

Для обеспечения корректной работы механизма необходимо проверять и регулировать зазоры в клапанах, затягивать гайки стоек коромысел. Для верной посадки клапанов необходимы отрегулированные тепловые зазоры, которые нужны для того, чтобы произошли отдача и восстановление упругих деформаций приводных деталей. Также данные зазоры предупреждают преждевременную посадку клапанов в седло.

Точность регулирования моментов открытия и закрытия клапанов – залог правильной работы двигателя по мощности, шумности и компрессии.

Во избежание выхода из строя системы газораспределения необходима периодическая диагностика элементов системы и своевременное устранение дефектов и неисправностей.

Связанные термины

etlib.ru

Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм обеспечивает впуск топливо-воздушной смеси в цилиндры двигателя и последующее удаление отработавших газов из камеры сгорания.

Назначение газораспределительного механизма

ГРМ - один из самых сложных узлов в двигателе, так как его задача не только открывать и закрывать группы клапанов, но и делать это в строго определенный момент. Работа газораспределительного механизма синхронизирована с работой зажигания и впрыска.

Перенос распределительного вала привел к революционному развитию ГРМ и появлению двигателей с большим количеством клапанов на 1 цилиндр

Чтобы увеличить скорость движения, водитель нажимает на педаль акселератора, увеличивая поступление в двигатель топлива и воздуха. "Воспринять" усилившийся поток двигатель может только одним образом - за счет увеличения оборотов, а значит, группы клапанов должны открываться и закрываться чаще. Инженеры нашли простое и изящное решение для этой задачи, обеспечив привод ГРМ непосредственно от коленчатого вала. Чем быстрее вращается коленвал, тем чаще открываются и закрываются клапана, а значит, двигатель успевает пропустить через себя и сжечь ровно столько смеси воздуха и топлива, сколько нужно для развития желаемой скорости.

Конструкция газораспределительного механизма

Сложные задачи может решить только сложный механизм, поэтому ГРМ состоит из нескольких групп деталей. Клапана открывают и закрывают каналы впуска и выпуска, приводные механизмы вращают валы с заданной скорость, а распределительные валы обеспечивают своевременное открытие и закрытие клапанов.

В верхней части блока цилиндров расположена головка блока цилиндров (ГБЦ). На ней расположен распределительный вал, клапаны, толкатели или коромысла. Шкив привода распределительного вала находится за пределами головки блока цилиндров. Чтобы масло не вытекало из-под клапанной крышки, на шейке распредвала есть сальник. Клапанная крышка устанавливается через прокладку, устойчивую к горюче-смазочным материалам. Ремень или цепь ГРМ надевается на шкив распределительного вала, а приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня применяются ролики, а для натяжения цепи – «башмаки». Обычно в системе применяется два ремня или ремень и цепь. Ремень или цепь приводят в действие механизм ГРМ, а второй ремень – дополнительное оборудование.

Распределительный вал – это ось с выточенными «кулачками». Когда вал вращается, кулачки соприкасаются с толкателями клапанов в моменты, соответствующие тактам двигателя.

Клапанная группа и распределительный вал

Клапанная группа это не только клапаны, но и направляющие втулки, пружины и детали крепления, а также передаточные элементы.

Распредвал, или кулачковый вал, в определенный момент надавливает на штоки клапанов или рычаги (рокеры, коромысла и тп), которые передают усилие на штоки. Механизм нуждается в регулировке, поэтому в состав передаточных элементов входят также регулировочные шайбы и болты. В некоторых двигателях постоянный зазор достигается автоматической регулировкой - при помощи гидрокомпенсаторов.

Основной недостаток цепного привода ГРМ - слишком шумная работа

Распределительный вал приводится в движение приводным ремнем или цепью. Для передачи энергии от коленчатого вала на одном из торцов распредвала укреплена ведомая звездочка цепного привода или шкив, если в конструкции применен ременный привод.

Вращение распределительного вала в корпусе головки блока цилиндров обеспечивают подшипники, закрепленные в верхней пчасти ГБЦ.

ГРМ с верхним и нижним расположением клапанов

Газораспределительными механизмами с верхним расположением клапанов оснащены практически все современные двигатели. Эта конструкция постепенно сменила нижнеклапанную в середине шестидесятых годов, в начале "гонки за лошадиными силами". Применение верхнеклапанного механизма позволило избавиться от лишних передаточных деталей. Кулачки распредвала, надавливающие непосредственно на штоки клапанов, позволили обеспечить устойчивую работу двигателя на высоких оборотах. Кроме того, верхнее расположение клапанов позволило упростить ремонт и обслуживание двигателя. Верхнее расположение распредвала позволило уменьшить массу двигателя и снизить уровень шума при его работе. В конечном итоге, благодаря переходу на верхнеклапанную конструкцию, инженерам удалось увеличить количество клапанов (16, 24 и более), установив вместо одного распредвала два - для каждой группы клапанов. Единственным минусом конструкции можно считать только относительную сложность привода, который осуществляется ремнем или цепью.

Виды привода ГРМ 

Вне зависимости от типа привода в работе ГРМ должно быть обеспечено одно важное условие - положение валов друг относительно друга должно оставаться неизменным. Если один из валов начнет "отставать", синхронизированная работа немедленно нарушится.

Именно поэтому цепной привод ГРМ появился раньше ременного. Роликовая цепь, собранная из звеньев одинаковой длины, обеспечивает постоянство синхронизации наилучшим образом.

Два основных недостатка цепи - шум при работе и сложности, связанные с обеспечением постоянного натяга, побудили инженеров к разработке привода на основе зубчатого ремня. Ремень лишен недостатков цепи, но обладает своими собственными - прежде всего, возможностью обрыва.

Газораспределительный механизм под контролем

С появлением распределенного впрыска и распространением микропроцессорных систем управления работой двигателя у производителей появились обширные возможности привлекать покупателей не только мощностью автомобилей, но и экономичностью. В процессе борьбы за снижение расхода топлива была придумана система контроля и для газораспределительного механизма. Задача системы изменяемых фаз газораспределения — обеспечивать точнейшую синхронизацию впуска и выпуска в зависимости от режима работы двигателя. Если описать работу этой системы в двух словах, то можно сказать, что скорость вращения распределительных валов в современном двигателе перестала быть постоянной. Это нужно для уменьшения наполнения цилиндров топливо-воздушной смесью в моменты, когда обычный объем смеси почти наверняка не сгорит полностью. К примеру, если водитель едет под уклон, поддерживать скорость помогают законы физики, и в эти секунды подавать в камеру сгорания столько же топлива, сколько необходимо для движения в гору, не нужно. За этими динамическими изменениями следит система VVT, управляющая движением распределительных валов и открытием клапанов.

blamper.ru

Газораспределительный механизм. Назначение и устройство ГРМ :: SYL.ru

В легковом автомобиле двигатель не сможет функционировать должным образом без четкой и слаженной работы ГРМ. Он отвечает за своевременный впрыск горючего в цилиндры, а также выводит из системы отработанный газ. Еще одна важная особенность - метки ГРМ. Нужно четко соблюдать их, в противном случае впрыск и выпуск газов собьются.

Это устройство обладает сложной конструкцией. ГРМ состоит из таких деталей и механизмов: приводные элементы, распределительный вал и распределительная шестерня, элементы привода клапана, непосредственно клапан и пружины, а также направляющие втулки. Работа газораспределительного механизма синхронизируется с зажиганием и впрыском.

Распределительный вал

Работа распределительного вала заключается в том, чтобы открывать клапаны в том порядке, который необходим для правильного функционирования двигателя. Для производства этих деталей используют чугун либо же специальную сталь. Чтобы уменьшить износ детали, ее поверхности закаляются при помощи тока высокой частоты, при этом они нагреваются.

Есть два места, в которых может располагаться распредвал. Это либо картер двигателя, либо головка блока цилиндров. Также есть варианты двигателей, когда в головке находятся сразу два распредвала (многоклапанные ДВС). Вращается распредвал на специальных опорных шейках.

Классификация двигателей в зависимости от числа распредвалов

В зависимости от количества распредвалов двигатели подразделяют на двойные (DOHC - Double Overhead Camshaft) и одинарные (SOHC - Single Overhead Camshaft). Если рассматривать двигатель типа DOHC, то там один распредвал управляет впускными, а другой - выпускными клапанами. В SOHC эти функции выполняет один распредвал.

Привод клапанов выполняется с помощью кулачков, которые закреплены на распредвале. Их число напрямую зависит от количества клапанов. В зависимости от конструкции двигателя оно может колебаться от двух до пяти на один цилиндр. Есть различные конфигурации клапанов: два впускных и один выпускной, по два каждого типа, три впускных и два выпускных. Форма же кулачков отвечает за то, как именно будет открываться и закрываться клапан, время его открытия и высоту подъема.

Привод распредвала: общая информация

Привод распредвала от коленвала может осуществляться тремя различными способами: с помощью ремня (ременная передача), цепи (цепная передача), а если конфигурация двигателя предусматривает нижнее расположение распредвала, то с помощью зубчатых шестеренок. Самым надежным по праву считается именно цепной привод, но он отличается сложностью конструкции и высокой ценой. Ременной же привод гораздо проще, но и ресурс работы у его ремня ниже, а если тот порвется, последствия могут быть плачевными.

Если ремень обрывается, то работа распредвала останавливается, а коленвал продолжает работать. Чем же это грозит? Если двигатель многоклапанный, то при работе поршни будут ударяться о клапаны, которые остаются в открытом состоянии. Это может не только повредить стержни, но и направляющие втулки. Может даже разрушиться сам поршень. В простых двуклапанных двигателях такой проблемы нет, поэтому там ремонт ограничивается всего лишь заменой ремня.

Если обрывается ремень газораспределительного механизма на дизельном двигателе, то последствия будут еще тяжелее, чем на бензиновом. Поскольку камера сгорания находится в поршнях, у клапанов очень мало места. Так что если клапан зависает в открытом положении, то разрушаются на только стержни и втулки, но и распредвал, подшипники, толкатели, есть высокий шанс деформации шатунов. А если ремень обрывается на высоких оборотах, то можно даже повредить блок цилиндров.

Привод газораспределительного механизма: разновидности

В зависимости от расположения распредвала существует несколько видов привода ГРМ. Если распредвал имеет нижнее расположение, то усилие на клапаны передается с помощью толкателей, штанг и коромысел. Если же распредвал находится вверху, есть три варианта работы привода: коромыслами, толкателями и рычагами.

Коромысла также называют рокерами или роликовыми рычагами, они изготавливаются из стали, крепятся на ось, которая установлена в головке цилиндра на стойки. Коромысла упираются в кулачки распредвала, а также воздействуют на торец стрежня клапана. Для того чтобы уменьшить трение во время их работы, в отверстие запрессовывают специальную втулку.

Если распредвал располагается над клапанами, то они приводятся в движение посредством рычагов. Кулачки распредвала воздействуют на стержень клапана. Есть разновидности ГРМ, в которых ставится гидрокомпенсатор между рычагом и клапаном. Такие экземпляры не требуют регулировки зазора.

В третьем варианте распредвал воздействует непосредственно на сам толкатель клапана. Толкатели бывают механическими, гидро- и роликовыми. Первые практически не используют, так как они слишком шумные, а также требуют регулировки зазора. Самым популярным является второй тип, поскольку гидротолкатели не требуют такой регулировки и работают на порядок тише. Они действуют на основе моторного масла, оно постоянно заполняет внутренние полости и таким образом смещает поршень при появлении зазора.

Часто роликовые толкатели используют в форсированных двигателях, так как они улучшают динамику за счет снижения трения. Все дело в том, что при взаимодействии кулачок катится по толкателю, а не трется, так как в том месте расположен ролик.

Клапаны

Клапанное распределение получило наибольшее распространение в силу своей простоты и высокой надежности. Оно позволяет наиболее эффективно воплощать в жизнь назначение газораспределительного механизма.

Задача клапанов - это открытие впускных и выпускных каналов в определенное время. Сам клапан имеет довольно простое строение - головка и стержень. Для впускных и выпускных клапанов головки имеют разные диаметры. Поскольку выпускные при работе нагреваются гораздо больше (так как они контактируют с отработанными нагретыми газами), их делают из теплоустойчивой стали.

На стержнях в верхней части есть выточка для крепления деталей клапанной пружины. Сами они изготовлены полыми, с наполнением из натрия (обеспечивается лучшее охлаждение). Стержни закреплены во втулках, которые делаются из металлокерамики или чугуна. Втулки, в свою очередь, запрессовываются в головки цилиндра.

Возможные неисправности в ГРМ

Так как газораспределительный механизм состоит из большого количества деталей, логично будет предположить, что существует большой риск его поломки. Среди самых распространенных причин можно выделить следующие:

- износ подшипников или толкателей клапана - можно определить по повышенному шуму мотора;

- неполадки с гидрокомпенсаторами - проявляются в виде стука при работе двигателя;

- прогорание клапанов или образование нагара в системе;

- износ сальников клапана - масло попадает в систему и начинает сгорать в цилиндрах;

- износ ремня или цепи ГРМ - падает мощность двигателя, он шумит, происходят сбои в фазах работы.

Стоит сказать, что на современных авто ГРМ выполнен достаточно качественно, это значительно повышает его эксплуатационный срок. Ведь если, например, взять газораспределительный механизм ВАЗ 2106, то можно увидеть, что он нуждался в постоянном уходе, регулировке клапанов и замене тех или иных деталей.

Признаки, по которым можно определить, что газораспределительный механизм неисправен, - это посторонние звуки в выпускном и впускном трубопроводах (хлопки или шум), уменьшение компрессии, металлический стук или падение мощности двигателя. Появление этих признаков сигнализирует о том, что ГРМ неисправен и необходим его ремонт.

Рабочий цикл двигателя и ГРМ

По стандарту рабочий цикл ДВС осуществляется за 2 поворота коленвала. В этот промежуток времени должны открыться и закрыться в определенной последовательности клапаны каждого цилиндра. Поэтому распредвал всегда вращается медленнее, чем коленвал. Соответственно, размеры шестерен у этих валов разные (у распредвала больше). Клапаны же открываются в зависимости от направления и движения цилиндров в двигателе. То есть во время такта впуска впускные клапаны открыты, и наоборот - при выпуске они закрыты. Именно с этой целью на шестерни наносятся метки ГРМ.

Газораспределительные фазы

Теория говорит, что клапаны должны открываться в моменты прохождения цилиндров через мертвые точки. Но поскольку процесс инерционен, а также при учете повышенных оборотов коленвала, этого времени явно недостаточно для впрыска смеси и выпуска отработанных газов. Поэтому впускной клапан открывается еще до того как цилиндр займет положение в верхней мертвой точке (с упреждением примерно 9-24 градуса поворота коленвала), а закрытие происходит во время прохождения цилиндром нижней мертвой точки (упреждение 51-64 градуса).

Выпускной клапан открывается примерно за 44-57 градусов до того как цилиндр займет положение в нижней мертвой точке. Закрывается он примерно на 13-27 градусах прохождения ее цилиндром.

В процессе работы двигателя бывают моменты, когда открыты оба клапана. Это положение предназначено для продувки цилиндров свежей горючей смесью с целью их очистки от излишних продуктов сгорания. Оно называется перекрытием клапанов.

Моменты, когда происходит открытие или закрытие клапана относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения, они рассчитываются в градусах поворота коленвала.

Ремонт газораспределительного механизма

Естественно, что такая важная часть автомобиля, как ГРМ, просто не потерпит небрежного обращения. Конечно, газораспределительный механизм двигателя - достаточно надежный узел, но даже его можно сломать полностью. Одной из причин поломок может стать некачественный ремонт. Поэтому стоит внимательно относиться к этому.

Что нужно знать?

Первое, что нужно знать, перед тем как проводить ремонт газораспределительного механизма своими руками, - то, что его выполнить очень трудно. Для этого нужны технические навыки, которые вряд ли есть у обычного автомобилиста. Также будут необходимы определенные инструменты, которые можно найти далеко не в каждом гараже. Да и любое неосторожное движение может вызвать последствия, которые окажутся гораздо хуже, чем первоначальная поломка. Поэтому всегда стоит доверять ремонт ГРМ своего автомобиля только проверенным специалистам.

Устройство газораспределительного механизма таково, что чаще всего в процессе его эксплуатации выходят из строя движущиеся части: клапаны, кулачки, распредвал. Ели повреждения или неисправности не критические, вполне можно обойтись и без замены каких-либо деталей. Но если они будут серьезными, нужно быть готовым тратить деньги на покупку и установку новых запчастей. Определенную сумму придется также выложить и за саму процедуру ремонта.

Полезные советы

Как и любая другая техника, автомобиль может работать долго и безотказно, если его правильно эксплуатировать. И наоборот, небрежное обращение с ним только увеличит шанс поломок.

Газораспределительный механизм - это одна из важнейших частей, без которых двигатель не сможет функционировать. Поэтому забота о нем - фактор, который не стоит упускать из виду.

Как же уберечь ГРМ от поломок?

Во-первых, всегда нужно использовать только качественное топливо. Если оно будет с посторонними примесями, могут засориться выходы клапанов, будет давать перебои двигатель. То же самое касается и комплектующих - бракованные запчасти долго не проработают и нанесут только вред. Так что всегда стоит выбирать для своего авто только лучшие детали и расходные материалы.

Не менее важный фактор - правильная эксплуатация. Не стоит подвергать автомобиль перегрузкам, которые будут вредными для него. Перегрев двигателя, работа с неисправными узлами, длительная эксплуатация без техобслуживания снижают срок работы машины и разрушают ее узлы и детали. Поэтому правилами эксплуатации авто также не стоит пренебрегать.

www.syl.ru