Газораспределительный механизм: принцип работы

Газораспределительный механизм: назначение и устройство

Газораспределительный механизм служит для своевременного открытия и закрытия клапанов цилиндров двигателя, впуская тем самым свежий воздух и выпуская отработавшие газы.
Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания чаще всего имеет поршневую систему, поэтому принципы работы целесообразнее рассмотреть именно на нём.

Классификация ГРМ

На современные двигатели устанавливают разные типы газораспределительных механизмов и различаются они по следующим признакам:

• по месту распредвала — снизу или сверху;
• по количеству распредвалов — 1 (SOHC) или 2 (DOHC);
• по числу клапанов — их может быть от трёх до пяти;
• по виду привода — цепной, зубчато-ремённый, шестерёнчатый.

Наиболее частое размещение вала — верхнее, оно же и самое эффективное. Клапаны открываются и закрываются благодаря рычагам привода, что даёт возможность производить двигатели меньшей массы и проще спроектированными.
Двигатели оснащаются различными типами ГРМ, что напрямую зависит от характеристик мотора, а точнее, от места установки коленвала, распредвала и открывающих/закрывающих клапанов.
Скидки на новые автомобили!Выгодный кредит от 9.9%
Рассрочка 0%
При нахождении ГРМ в верхней части распредвал устанавливается в головку цилиндра там же, где и сами клапаны. Они закрываются и открываются с помощью рычагов от распределительного вала. Привод запускается от коленвала через роликовые цепи или ремни зубчатые.

Высокая надёжность и относительная бесшумность двигателя достигается именно верхним размещением распределительного вала. Это снижает вес мотора и силу инерции открывающихся/закрывающихся клапанов.

Цепной и зубчато-ремённый вид распредвала также характеризуется тихой работой газораспределительного механизма.
Распределительный вал размещается рядом с коленвалом в отсек с цилиндром. Такое расположение ГРМ называется нижним. Клапаны закрываются и открываются от распредвала сквозь толкатели. С помощью шестерёнок коленвала запускается привод коленчатого вала.
Вся система двигателя и газораспределительный механизм становятся немного сложнее при таком размещении (нижнем) распредвала. Силы инерции возрастают. Количество распределительных валов и клапанов в газораспределительном механизме зависит от типа двигателя.

Чем их больше, тем качественнее и равномернее происходит наполнение цилиндров, а также очистка газов на выходе. Мощность двигателя и крутящий момент возрастают в разы.

Имеется разновидность газораспределительного механизма, где клапаны располагаются смешанно. Он так и называется — смешанный. Клапаны открытия располагаются в блочной головке, идентично верхнему виду. А клапаны закрытия соответствуют нижнему. Такое размещение характеризуется более мощными показателями, чем у первых двух.
Область применения была многие годы назад как в Советском Союзе, так и за рубежом.
Далеко не многие заводы производили моторы с таким газораспределительным механизмом, поэтому чаще всего автолюбители, среди которых большинство были гонщики, переделывали «нижний» ГРМ в смешанный, добиваясь максимума мощности и скорости для участия в гонках.

Устройство ГРМ

Топливо оказывается в цилиндре за счёт движения поршня, который совершает свои действия от ВМТ до НМТ, разрежая в первом воздух. Это осуществляется через открывающийся клапан в нужное время. Клапан закрывается, когда поршень касается НМТ.
Потом в цилиндре происходит процесс сжатия и преобразования энергии, что заставляет коленвал запуститься, и в итоге приводится в движение двигатель автомобиля.
Работа ГРМ заканчивается, когда поршень в цилиндре опускается, создавая давление и выпуская газы через открывающийся клапан, которые попадают в глушитель, а затем уже и в окружающую среду.
Схема газораспределительного механизма двигателя детально показана на рисунке:

Открывающиеся и закрывающиеся механизмы не так важны, как распредвал, который приводит их в движение, хотя, в свою очередь, его заставляет двигаться коленвал. Без всех этих взаимосвязанных процессов не произойдёт образование энергии.

На конце коленвала имеется шестерня, через которую проходит энергия вращения, благодаря передаче ремня на распределительный вал, который начинает свои вращения. На нём имеются специальные выступы — действия их при вращении открывают и закрывают клапаны.
Каким бы ни было устройство двигателя и само устройство ГРМ — полный процесс и получение энергии зависит от слаженной работы всех деталей одновременно и чётко в свои промежутки времени. Только тогда двигатель сможет работать полноценно и приводить в работу автомобиль.

Работа ГРМ

Этот этап делится, в свою очередь, на два подэтапа:

• работа цилиндров;
• периоды распределения газов.

Работа цилиндров

Чередующиеся движения цилиндров и являются их основной работой. Условия зависят от нахождения верхних частей коленчатого и распределительного валов и расположения самих цилиндров.

Если цилиндра четыре и выстроены они в ряд, то чередования происходят по 180 градусов — 1-2-4-3 как у «Волги», 1-3-4-2 — вазовская «шестёрка» или «Москвич».
В V-образных моторах, с количеством цилиндров 8, шейки находятся под прямым углом. Такой же угол между цилиндрами. Если поршень какого-нибудь цилиндра в мёртвой точке, соседний находится в середине. Отсюда левые и правые края двигаются на четверть коленвала.

Периоды распределения газов

Под этим понимают этапы открытия и закрытия клапанов в начале и в конце. Выражается это в градусах угла наклона коленчатого вала. Цилиндры должны оставаться максимально чистыми, поэтому отработанные газы должны выпускаться, когда поршень будет в точке НМТ. А в точке ВМТ клапан закрывается. Момент, когда два клапана сразу открыты, именуется перекрытием.
Все эти фазы устанавливаются работниками завода, на котором изготавливается двигатель, и зависят от его мощности и быстроходности.
Устанавливается колебательное движения воздуха в клапанах открытия и закрытия так, чтобы создавалось давление в момент закрытия открывающего клапана и разрежение в момент закрывающего.

Благодаря этому топливная смесь поступает более чистая, а отработанные газы выводятся лучше.

При правильной установке механизма шестерёнки распределения должны цепляться за соответствующие зубья. Смещение на несколько зубьев может привести к слишком сильным ударам поршня о сам цилиндр, к поломке клапана, исчезновению давления или поломке всего мотора.
Следует отметить ещё один вид — десмодромное газораспределение. Здесь имеется 2 распредвала без пружин: первый двигает клапаны вниз, второй вверх. Коленчатый вал в таком виде может набирать огромное количество оборотов, не опасаясь поломки или выхода из строя.
Тогда как стандартный двигатель может сломаться уже на девяти тысячах. Двигатели с десмодромным распределением очень сложны в изготовлении и дороги, применялись в прошлом в основном для гоночных машин. Первой компанией, которая использовала это в своих автомобилях, была Мерседес.
В настоящее время применение распространено в мотоциклах.

Неисправности ГРМ

К внешним признакам неисправностей относят:

• постукивания в клапанах открытия и закрытия;
• снижение давления;
• снижение показателей мощности мотора.

Такие поломки газораспределительного механизма появляются от недостаточного соприкосновения клапанов с сёдлами. Это возникает из-за нагара, который откладывается со временем на стенках, что приводит к выходу из строя пружин, образованию трещин и исчезновению зазора между стержнем и рычагом клапана.
Стачивание зубцов шестерёнок коленвала и распредвала, износ клапанных втулок и слишком сильный сдвиг от своего цента распредвала также относят к неисправностям ГРМ.

Эксплуатация ГРМ

Тепловой зазор между стержнем и рычажком распредвала должен иметь определённый размер, потому что при повышении температуры в газораспределительном механизме все его составляющие расширяются.
И если зазор менее того показателя, какой предусмотрен, то клапан откроется больше чем нужно и не сможет закрыться в нужное время.
Всё это даст сбой в основном процессе, и к тому же клапаны быстро придут в негодность.

Если же зазор, наоборот, больше, то клапан откроется меньше. Газы, подлежащие выходу, не будут удаляться в полном объёме, что повлияет на качество впрыскиваемого топлива и на работу в целом.

Если автомобиль глохнет или наблюдаются другие похожие признаки, то стоит проверить именно зазор клапана и отрегулировать его в соответствии с предусмотренной нормой.
Это позволит сберечь двигатель авто от преждевременного ремонта. Стоит помнить, что рамки колеблются в пределах от 0,16 до 0,33 мм.
И без соответствующих навыков и опыта сделать это самостоятельно весьма проблематично, лучше обратиться к специалистам.

Периодически нужно проверять натяжение зубчатого ремня и, если нужно, регулировать. Внешний вид также имеет значение, иначе есть шансы обрыва его на ходу, что приведёт к печальным последствиям и дорогостоящему ремонту.

Многим автомобилистам не приходится залазить под капот самостоятельно, но если подошло этому время, то всегда стоит запоминать и складывать детали в определённом порядке, чтобы успешно собрать обратно и не оказалось «лишних» деталей.
Любая поломка не возникает мгновенно, ей всегда что-то предшествует, чаще всего это нехарактерные стуки для обычной работы двигателя. И даже если кажется, что ничего не стучит, но автомобиль работает не должным образом, следует проехать с посторонним человеком — непривыкшее ухо способно заметить посторонние звуки гораздо быстрее.

Многие люди не замечают этого и продолжают использование автомобиля с различными неисправностями, полагая, что так и должно быть. Всё это опасно как для самого автовладельца, так и для окружающих, если ремень ГРМ лопнет в пути, то аварии не избежать.

Дорогостоящий ремонт будет лучшим вариантом в такой ситуации, хотя это тоже весьма печальный исход.

Срок службы ремня приблизительно равняется шестидесяти тысячам километров. Всегда стоит помнить об этом. Особенно приобретая машину на вторичном рынке. Лучше сразу сменить ремень ГРМ, а также проверить и отрегулировать работу самого газораспределительного механизма.
Нам бы очень хотелось узнать ваше мнение по поводу настоящего материала.

Назначение, устройство и работа газораспределительного механизма

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуск отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный.
Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.
Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.

Устройство ГРМ В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров.

Для исключения протекания моторного масла из под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала.
Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов). С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.
Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.

Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.

Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели.
Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется
Принцип работы ГРМ Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней. Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки.

Перед одеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем одевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным (и) роликами. При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается.

Клапаны в этом случае располагаются v-образно. Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.
В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь одевается на вал совместно со шкивом.
5.2.Основные неисправности коробки передач
Шум коробки передач возникает в результате износа подшипников, валов, выработки посадочных гнезд» износа шестерен и муфт, выкрашивания зубьев или недостаточного количества смазки.

Самопроизвольное выключение происходит в результате износа торцов зубьев венцов и муфт синхронизаторов, неполного включения передачи, ослабления пружин фиксаторов и значительного износа вилок включения передач.

Передачи включаются с затруднением при заедании ползунов в направляющих втулках, засорении гнезд фиксаторов, появлении заусенцев от наклепа на торцах зубьев шестерен и муфт, износе или ослаблении крепления вилки, заедании муфт на ступице или валу, неправильной регулировки длины плеч. Сильные стуки, особенно под нагрузкой, возникают вследствие поломки зубьев.
При дальнейшей работе коробки с поломанными зубьями может произойти полное разрушение ее. Прекращение вращения валов коробки передач может произойти при одновременном включении двух передач, так как один вал не может вращаться с двумя разными числами оборотов. Одновременное включение двух передач происходит вследствие износа деталей замков.

Для устранения неисправностей коробки передач следует подтянуть крепления, зачистить заусенцы на шестернях и ступицах, зачистить штоки и их гнезда, отрегулировать отдельные детали привода. Изношенные подшипники, шестерни, муфты, а также шестерни с поломанными зубьями необходимо заменить.
Смену масла в коробке передач рекомендуется производить, когда оно нагрето, т. е. после работы коробки. Масло выпускают через сливное отверстие, для чего отвинчивают резьбовую пробку. При обнаружении грязи и металлических опилок или стружки в картере его следует промыть маловязким промывочным маслом.
Для промывки коробки передач необходимо завернуть сливную пробку, налив масло до уровня и подняв одно заднее колесо на козелок. Запустив двигатель и включив передачу, дать коробке поработать 1-2 мин. Затем слить промывочное масло и залить свежее соответствующей марки. Масло в автомобилях ЗАЗ-966 и ВАЗ-2101 заливают до нижней кромки заливного отверстия.

В ав-томобиле «Москвич-412» уровень масла должен быть у верхней риски масломерной линейки.

5.3Регулировка зацепления червяка и ролика в рулевом механизме ГАЗ-53.
Установление необходимости регулировки: поворотом руля устанавливают ролик относительно червяка в среднее положение, соответствующее движению по прямой, и отъединяют продольную рулевую тягу от сошки; покачивая рукой сошку, определяют перемещение ее конца. Если оно превышает 0,8 мм для ГАЗ-51А, 0,2 мм для ЗИЛ-164, 0,3 мм для ГАЗ-53, ГАЗ-66 и ЗИЛ-130, то регулируют зацепление.
В рулевых механизмах автомобилей ГАЗ-51А, ГАЗ-53 и «Волга» регулировку зацепления червяка с роликом надо проводить в следующем порядке: I) отвернуть колпачковую гайку на крышке картера рулевого механизма и приподнять стопорную шайбу до выхода ее из зацепления со штифтом; 2) специальным торцовым шестигранным ключом вращать регулировочный винт по часовой стрелке до устранения люфта и совпадения очередного отверстия стопорной шайбы со штифтом; 3) надвинуть стопорную шайбу на штифт, завернуть регулировочную гайку и проверить перемещение конца сошки; 4) регулировкой добиться такого положения, чтобы перемещение конца сошки не превышало 0,15 мм, а свободный ход на ободе рулевого колеса пе превышал для автомобиля «Волга» 10—15 мм. Усилие, замеренное динамометром на ободе рулевого колеса, должно быть у автомобилей ГАЗ-51А и ГАЗ-53— 1,6—2,2 кг, а у автомобиля «Волга» — 0,7—1,2 кг. У автомобиля ЗИЛ-164 зацепление ролика с червяком проводится удалением прокладок из-под упорной подковообразной шайбы, установленной под гайкой боковой крышки картера рулевого механизма. Замеренное усилие на ободе колеса после регулировки должно быть в пределах 1,5—2,5 кг.
Максимальный угол поворота колес у автомобилей ГАЗ-51А и ГАЗ-53 ограничивается болтами, ввернутыми в правый и левый рычаги поворотных цапф, а у ЗИЛ-164 такие болты-ограничители ввернуты во фланцы поворотных цапф.
6.1.Стартер. Механизм включения. Работа. Муфта свободного хода.

Прежде всего, стартер является электромеханическим механизмом, назначение которого запуск двигателя. Основные детали в его устройстве – электродвигатель, втягивающее реле и шестеренчатый механизм привода, включающий в себя муфту свободного хода, или бендикс.

Механизм работы стартера состоит в следующем:

• Путем поворачивания ключа замка зажигания производится подача к реле электрического тока, тем самым достигается замыкание электрической цепи. В силу этого, ток поступает и на электродвигатель стартера.

• На данном этапе шестерня находится в состоянии полного сцепления с венцом маховика. После заведения двигателя происходит размыкание возникшей электроцепи посредством вывода шестерни из зацепления.

Для того чтобы избежать работы стартера при заведенном двигателе автомобиля, машины оборудуются блокирующими механизмами. А чтобы сэкономить энергопотребление, некоторые модели стартеров включают в себя планетарные редукторы, за счет которых величина стартера автоматически становится меньше, и, соответственно, требует минимум электроэнергии.
Муфта свободного хода служит для подключения-отключения между приводом и ступицей. Чтобы колеса автомобиля вращались вместе с ШРУСами, в ступицу переднего моста ставят муфты свободного хода. Различают муфты свободного хода (хабы) ручные и автоматические.


Устройство и принцип работы газораспределительного механизма ЗИЛ-130


Обратная связь
ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ
Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение
Как определить диапазон голоса – ваш вокал
Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими
Целительная привычка
Как самому избавиться от обидчивости
Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе
Вкуснейший “Салат из свеклы с чесноком”
Натюрморт и его изобразительные возможности
Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.
Как научиться брать на себя ответственность
Зачем нужны границы в отношениях с детьми?
Световозвращающие элементы на детской одежде
Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия
Как слышать голос Бога
Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)
Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека – Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков – Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) – В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Газораспределительный механизм:
В двигателях внутреннего сгорания своевременный впуск в цилиндрысвежего заряда горючей смеси и выпуск отработавших газов обеспечиваетсягазораспределительным механизмом.
На двигателе ЗиЛ-130 установлен газораспределительный механизм сверхним расположением клапанов.

Газораспределительный механизм состоит из распределительныхшестерен, распределительного вала, толкателей, штанг, коромысел с деталямикрепления, клапанов, пружин с деталями крепления и направляющих втулокклапанов.

Распределительный вал расположен между правым и левым рядамицилиндров.
При вращении распределительного вала кулачок набегает на толкательи поднимает его вместе со штангой.
Верхний конец штанги надавливает нарегулировочный винт во внутреннем плече коромысла, которое, провертываясьна своей оси, наружным плечом нажимает на стержень клапана и открываетотверстие впускного или выпускного канала в головке цилиндров. Врассматриваемых двигателях распределительный вал действует на толкателиправого и левого рядов цилиндров.
Газораспределительный механизм с верхним расположением клапановдает возможность улучшить форму камеры сгорания, наполнение цилиндров иусловия сгорания рабочей смеси. Лучшая форма камеры сгорания позволяетповысить также степень сжатия, мощность и экономичность двигателя.
Рис. 1 – Газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов

Распределительный вал служит для открытия клапанов вопределенной последовательности в соответствии с порядком работыдвигателя.

Распределительные валы отливают из специального чугуна илиотковывают из стали. Устанавливают его в отверстия стенок и ребрахкартера. Для этой цели на валу имеются цилиндрические шлифованные опорныешейки. Для уменьшения трения между шейками вала и опорами в отверстиязапрессовывают втулки, внутренняя поверхность которых покрытаантифрикционным слоем.
На валу, помимо опорных шеек, имеются кулачки – по два на каждыйцилиндр, шестерня для привода масляного насоса и прерывателя-распределителя и эксцентрик для привода топливного насоса.
От переднего торца распределительных валов двигателя ЗИЛ-130приводится в действие датчик пневмоцентробежного ограничителя частотывращения коленчатого вала двигателя. Трущиеся поверхностираспределительного вала для уменьшения износа подвергнуты закалке спомощью нагрева током высокой частоты.

Привод распределительного вала от коленчатого вала осуществляетсяпри помощи шестеренчатой передачи.

Для этой цели на переднем торцеколенчатого вала насажена стальная шестерня, а на переднем концераспределительного вала – чугунная шестерня.
Распределительная шестерняот провертывания на валу удерживается шпонкой и закрепляется шайбой иболтом, завернутым в торец вала. Обе распределительные шестерни имеюткосые зубья, вызывающие при вращении вала его осевое смещение.
Для предупреждения осевого смещения вала при работе двигателя междушестерней и передней опорной шейкой вала установлен фланец, которыйзакреплен двумя болтами к передней стенке блока цилиндров.
Рис. 2 – Устройство для ограничения осевого смещения распределительного вала

Внутри фланца на носке вала установлено распорное кольцо, толщина которогонесколько больше толщины фланца, в результате чего достигается небольшоеосевое смещение распределительного вала. В четырехтактных двигателяхрабочий процесс происходит за четыре хода поршня или два оборотаколенчатого вала, т. е.

за это время должны последовательно открытьсявпускные и выпускные клапаны каждого цилиндра, а это возможно если числооборотов распределительного вала будет в 2 раза меньше числа оборотовколенчатого вала, поэтому диаметр шестерни, установленной нараспределительном валу, делают в 2 раза большим, чем диаметр шестерниколенчатого вала.
Клапаны в цилиндрах двигателя должны открываться и закрываться взависимости от направления движения и положения поршней в цилиндре. Притакте впуска, когда поршень двигается от в. м. т. к н. м. т.
, впускнойклапан должен быть открыт, а при такте сжатия, расширения (рабочего хода)и выпуска закрыт.
Чтобы обеспечить такую зависимость, на шестерняхгазораспределительного механизма делают метки: на зубе шестерни коленчатого вала и между двумя зубьями шестерни распределительного вала. При сборке двигателя эти метки должны совпадать.
Рис. 3 – Совмещение меток распределительных шестерен

Толкатели предназначены для передачи усилия от кулачковраспределительного вала к штангам.
Штанги передают усилие от толкателей к коромыслам и выполнены ввиде стальных стержней с закаленными наконечниками (ЗИЛ-130) или дюралюминиевых трубок с запрессованными с обеих сторон сферическими стальными наконечниками. Наконечники упираются с одной стороны в углубление толкателя, а с другой ― в сферическую поверхность регулировочного болта коромысла.
Коромысла передают усилие от штанги к клапану. Изготовляют их изстали в виде двуплечего рычага, посаженного на ось. В отверстие коромысладля уменьшения трения запрессовывают бронзовую втулку.

Полая осьзакреплена в стойках на головке цилиндров. От продольного перемещениякоромысло удерживается сферической пружиной. На двигателях ЗИЛ-130коромысла не равноплечие.

В короткое плечо завернут регулировочный винт сконтргайкой, упирающийся в сферическую поверхность наконечника штанги.
Клапаны служат для периодического открытия и закрытия отверстийвпускных и выпускных каналов в зависимости от положения поршней в цилиндреи от порядка работы двигателя.
В двигателе ЗиЛ-130 впускные и выпускные каналы выполнены вголовках цилиндров и заканчиваются вставными гнездами из жаропрочногочугуна.
Рис. 4 – Клапан и детали крепления

Клапан состоит из головки и стержня. Головка имеет узкую,скошенную под углом 45 или 30° кромку (рабочая поверхность), называемуюфаской. Фаска клапана должна плотно прилегать к фаске седла, для чего этиповерхности взаимно притирают. Головки впускных и выпускных клапанов имеютнеодинаковый диаметр.

Для лучшего наполнения цилиндров свежей горючейсмесью диаметр головки впускного клапана делают большим, чем диаметрвыпускного.
В связи с тем, что клапаны во время работы двигателя неодинаково нагреваются (выпускной клапан, омывается горячими отработавшими газами, нагревается больше), изготавливаются они из разного материала: впускные клапаны ― из хромистой, выпускные ― из сильхромовой жароупорной стали.
Для увеличения срока службы выпускных клапанов двигателя ЗИЛ-130 на их рабочую поверхность наплавлен жароупорной сплав, стержни изготовлены пустотелыми и имеют натриевое наполнение, способствующее лучшему отводу тепла от головки клапана к его стержню.

Стержень клапана цилиндрической формы в верхней части имеет выточку для деталей крепления клапанной пружины. Стержни клапанов помещены в чугунных или металлокерамических направляющих втулок. Втулки запрессовывают в головки цилиндров и стопорят замочными кольцами.

Клапан прижимается к седлу цилиндрической стальной пружине, которая имеет переменный шаг витков, что необходимо для устранения её вибрации. Пружина одной стороной упирается в шайбу, расположенную на головке цилиндров, а другой ― в опорную шайбу. Опорная шайба удерживается на стержне клапана двумя коническими сухарями, внутренний буртик которых входит в выточку стержня клапана.
Для уменьшения проникновения масла по стержням клапанов в камеру сгорания двигателя в опорных шайбах установлены резиновые кольца или на стержни клапанов надеты резиновые колпачки. Для равномерного нагрева и износа клапана желательно, чтобы при работе двигателя он поворачивается.
Рис. 5 – Устройство для поворота выпускного клапана двигателя ЗИЛ-130
В двигателе ЗИЛ-130 выпускные клапаны имеют механизм поворота. Он состоит из неподвижного корпуса, в наклонных канавках которого расположены шарики с возвратными пружинами, дисковой пружины и опорной шайбой с замочным кольцом. Механизм установлен на направляющей втулке клапана в углублении головки цилиндров.

Клапанная пружина упирается в опорную шайбу. Когда клапан закрыт и давление клапанной пружины невелико, дисковая пружина выгнута наружным краем вверх, а внутренним упирается в заплечик корпуса.

При этом шарики при помощи пружин отжаты в канавках в крайнее положение.
При открытии клапана давление клапанной пружины возрастает, выпрямляя через опорную шайбу дисковую пружину.
При этом внутренний край пружины отходит от заплечика корпуса и пружина клапана, опираясь на шарики, передаёт на них всё давление, вследствие чего шарики перемещаются в углубление канавок корпуса, вызывая поворот дисковой пружины и вместе с ней опорной шайбы клапанной пружины и клапана. Когда клапан закрывается, все детали возвращаются в исходное положение.
Опережение открытия и запаздывание закрытия клапанов.
При описании рабочего процесса четырёхтактного двигателя указывалось, что открытие и закрытие клапанов происходят в моменты прихода поршня в мёртвые точки.

Однако в связи со значительной частотой вращения коленчатого вала период времени, отводимый на впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов, невелик, наполнение и очистка цилиндров затруднены.

Для получения наибольшей мощности необходимо как можно лучше заполнять цилиндры горючей смесью и отчищать их от продуктов сгорания. С этой целью впускной клапан открывается до прихода поршня в в.м.т. в конце такта выпуска, т.е. с опережением в пределах 10 … 31º поворота коленчатого вала, а закрывается после прихода поршня в н.м.т. в начале такта сжатия, т.е. с запаздыванием в 46 … 83º.
Продолжительность открытия впускного клапана составляет 236 … 294º поворота коленчатого вала, что значительно увеличивает количество поступаемой в цилиндры горючей смеси или воздуха.

Поступление смеси или воздуха до прихода поршня в в.м.т. в конце такта выпуска и после н.м.т.

начала такта сжатия происходит за счёт инерционного напора во впускном трубопроводе из-за часто повторяющихся тактов в цилиндрах.

Выпускной клапан открывается за 50 … 67º до прихода поршня в н.м.т. в конце такта горение ― расширение и закрывается после прихода поршня в в.м.т. такта выпуска на 10 … 47º.
Продолжительность открытия выпускного клапана составляет 240 … 294º поворота коленчатого вала.
Выпускной клапан открывается раньше, так как давление в конце такта расширения невелико и оно используется для очистки цилиндров.

После прохождения поршнем в.м.т. отработавшие газы будут продолжать выходить по инерции.

Моменты открытия и закрытия клапанов относительных мёртвых точек, выраженные в градусах поворота коленчатого вала, называются фазами газораспределения.
Рис. 6 – Фаза газораспределения
На рисунке приведена диаграмма фазы газораспределения, на которой видно, что в двигателе бывают моменты (в конце такта выпуска и начале такте впуска), когда оба клапана открыты. В это время происходит продувка цилиндров свежим зарядом горючей смеси или воздуха для лучшей отчистки их от продуктов сгорания. Этот период носит название ― перекрытие клапанов.
рис. 7

Газораспределительный механизм двигателя: устройство, принцип работы, назначение, техническое обслуживание и ремонт

ГРМ – это один из наиболее ответственных и сложных узлов в автомобиле. Газораспределительный механизм управляет впускными и выпускными клапанами двигателя внутреннего сгорания.
На такте впуска ГРМ выполняет открытие впускного клапана, благодаря чему воздух и бензин попадают в камеру сгорания. На такте выпуска открывается выпускной клапан и удаляются отработанные газы.
Давайте подробно рассмотрим устройство, принцип действия, типичные поломки и многое другое.

Основные узлы ГРМ

Основным элементом газораспределительного механизма является распредвал. Их может быть несколько или же один в зависимости от конструктивных особенностей ДВС. Распределительный вал выполняет своевременное открытие и закрытие клапанов.
Изготавливается из стали или чугуна, а устанавливается в блоке цилиндров или картере. Отсюда можно сделать вывод, что есть несколько конструкций двигателей – с верхним и нижним расположением распределительного вала.
На валу имеются кулачки, которые при вращении распредвала оказывают действие через толкатели на клапан. Для каждого клапана предусмотрен свой толкатель и кулачок.

Впускные и выпускные клапаны необходимы для подачи топливно-воздушной смеси в камеру сгорания и удаления отработанных газов.

Впускные клапаны выполняют из стали с хромированным покрытием, а выпускные – из жаропрочной стали. Клапан имеет стержень, на котором крепится тарелка.
Обычно впускные и выпускные клапаны отличаются между собой диаметром тарелки. Также к ГРМ стоит отнести штанги и привод.

Устройство газораспределительного механизма

Стоит еще несколько слов сказать об устройстве впускных и выпускных клапанов. Стержень клапана имеет цилиндрическую форму и канавку для установки пружины. Движение клапанов возможно только в одном направлении – к втулкам. Для того чтобы моторное масло не попадало в камеру сгорания, ставят уплотнительные колпачки из маслостойкой резины.
Есть еще такой узел, как привод ГРМ. Это передача вращения с коленчатого на распределительный вал. Примечательно то, что на два оборота коленвала приходится один распределительного. Собственно, это является рабочим циклом, при котором происходит открытие клапанов.

Стоит заметить, что мотор с двумя распределительными валами более мощный и имеет выше КПД. Особенно это заметно на высоких оборотах. К примеру, когда ДВС оснащается одним распредвалом, то маркировка выглядит так: 1,6 литра и 8 клапанов.

А вот два вала – это уже всегда в два раза большее количество клапанов, то есть 16. Ну а сейчас пойдем дальше.

Работа газораспределительного механизма

Принцип действия на всех моторах, если речь идет о таких типах, как ДВС, практически одинаков. Всю работу можно условно разделить на 4 этапа:

• впрыск топлива;
• сжатие;
• рабочий цикл;
• удаление отработанных газов.

Подача горючего в камеру сгорания осуществляется за счет движения коленчатого вала из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ). При начале движения поршня открываются впускные клапаны, и топливно-воздушная смесь подается в камеру сгорания. После этого клапан закрывается, коленвал за это время проворачивается на 180 градусов от исходного положения.
После того как поршень доходит до НМТ, он поднимается вверх. Следовательно, начинается фаза сжатия. Когда достигается ВМТ, фаза считается законченной. Коленвал в это время проворачивается на 360 градусов от своего начального положения.

Рабочий ход и удаление газов

Когда поршень достигает ВМТ, происходит воспламенение рабочей смеси от свечей зажигания. В это время достигается максимальный момент сжатия и оказывается высокое давление на поршень, который начинает движение к нижней мертвой точке. Когда поршень опустится, то рабочий ход можно считать законченным.
Заключительная фаза – удаление отработанных газов из камеры сгорания. Когда поршень достиг НМТ и начинает свое движение к ВМТ, происходит открытие выпускного клапана и избавление камеры сгорания от газов, которые образовались в результате горения топливно-воздушной смеси.

При достижении поршня НМТ фазу удаления газов принято считать законченной. При этом коленчатый вал от своего начального положения проворачивается на 720 градусов.

Для достижения максимальной точности необходима синхронизация газораспределительного механизма двигателя с коленчатым валом.

Основные неисправности ГРМ

От того, насколько своевременно и качественно будет проводиться техническое обслуживание мотора, зависит его техническое состояние. В процессе эксплуатации все элементы подвергаются износу. Это касается и ГРМ. Основные неисправности механизма выглядят следующим образом:

• Низкая компрессия и хлопки в выпускной системе. В процессе эксплуатации двигателя внутреннего сгорания образуется нагар, который становится причиной неплотного прилегания клапана к седлу. На клапанах появляются раковины, а иногда и сквозные отверстия (прогар). Также компрессия падает из-за деформации головки блока цилиндров и прохудившейся прокладки.
• Заметное падение мощности и тяги, посторонние металлические стуки и троение. Основная причина – неполное открытие впускных клапанов в результате большого теплового зазора. Часть воздушно-топливной смеси не попадает в камеру сгорания. Это происходит из-за выхода из строя гидрокомпенсаторов.
• Механический износ деталей. Происходит в процессе эксплуатации двигателя и считается нормальным явлением. В зависимости от периодичности и качества обслуживания ДВС признаки критического износа на одном типе силового агрегата могут проявляться при различном пробеге.
• Износ цепи или ремня ГРМ. Цепь растягивается и может перескочить или вовсе порваться. Это касается и ремня, срок службы которого ограничен не только пробегом, но и временем.

Как выполняется диагностика ГРМ?

Газораспределительный механизм ВАЗ или любой другой машины работает по одному принципу. Следовательно, способы диагностики и основные неисправности, как правило, одни и те же. Основные поломки – неполное открытие клапанов и неплотное прилегание к гнездам.
Если клапан не закрывается, то появляются хлопки во впускном и выпускном коллекторах, а также снижается тяга и мощность мотора. Происходит это из-за нагара на гнездах и клапанах, а также по причине потери упругости пружин.
Диагностика проводится довольно просто. Первым делом проверяют фазы газораспределения. Дальше замеряют тепловые зазоры между коромыслом и клапаном.

Помимо этого проверяется зазор между седлом и клапаном.

Если говорить о механическом износе деталей, то больше всего поломок связано с критическим износом шестеренок, в результате чего ремень или цепь неплотно прилегают к зубу и возможно проскальзывание.

Фазы ГРМ и тепловой зазор

Самостоятельно продиагностировать состояние фаз газораспределительного механизма довольно сложно. Для этого необходим набор таких инструментов, как малка-угломер, моментоскоп, указатель и др. Процедура выполняется на заглушенном двигателе.
Малка-угломер устанавливается на шкив коленчатого вала. Проверяется период открытия клапана всегда в 1-м цилиндре. Для этого вручную проворачивают коленчатый вал до появления зазора между клапаном и коромыслом.
С помощью малки-угломера на шкиве определяют зазор и делают выводы.
Самый простой, но наименее точный метод замера теплового зазора выполняется с помощью набора пластин длиной 100 мм и максимальной толщиной 0,5 мм. Выбирается один из цилиндров, на котором будут проводиться замеры.

Его необходимо довести до ВМТ с помощью ручного поворота коленчатого вала. В сформировавшийся зазор вставляются пластины. Метод не дает 100%-й точности и результата. Ведь допустимая погрешность зачастую слишком велика.

Кроме того, если имеется неравномерный износ бойка коромысла и штока, то полученные данные вообще можно во внимание не брать.

Обслуживание ГРМ

Как показывает практика, большая часть поломок газораспределительного механизма связана с несвоевременным ТО. К примеру, производитель рекомендует менять ремень каждые 120 тысяч километров. Владелец же не берет во внимание эти данные и использует ремень по 200 тысяч.
В результате последний рвется, сбиваются метки ГРМ, клапаны сталкиваются с поршнями и требуется капитальный ремонт. Это же касается и такого элемента механизма, как водяной насос. Он создает необходимое давление охлаждающей жидкости для ее циркуляции по системе.

Разрушение крыльчатки или выход из строя уплотнительной прокладки приводят к серьезным проблемам с двигателем. Ролики и натяжитель тоже подлежат замене. Любой подшипник рано или поздно выходит из строя. Если своевременно менять ролики и сам натяжитель, то шанс столкнуться с такой проблемой минимален.

Заклинивание ролика очень часто приводит к обрыву ремня. Именно поэтому необходимо выполнять своевременное техническое обслуживание газораспределительного механизма.

О ремонте грм

В большинстве случаев при обрыве ГРМ на средних и высоких оборотах требуется капитальный ремонт двигателя. Практически всегда замене подлежит цилиндро-поршневая группа. Но даже при нормальной эксплуатации детали подвергаются износу.
Первым делом страдают шейки, кулачки, а также существенно увеличиваются зазоры в подшипниках коленвала. Выполняются все работы только специалистами при помощи высокоточного оборудования. Все проточки делаются под ремонтные размеры, которые закладываются заводом-изготовителем.
Обычно предусмотрено 2 капитальных ремонта, после чего двигатель необходимо менять на аналогичный.

Немного информации о метках

Как уже было отмечено выше, ГРМ – узел сложный и крайне ответственный. Если привод газораспределительного механизма не синхронизирован, то завести автомобиль не выйдет. Основная причина рассинхронизации – сбитые метки.
Ремень или цепь могут ослабиться из-за выхода из строя натяжителя или естественного износа. Метки выставляются относительно коленчатого вала. Для этого снимается шкив, что позволит нам увидеть шестеренку, на ней есть метка, которая должна совпадать с отметкой на масляном насосе или блоке.
Соответствующие метки имеются и на распределительных валах. Используя инструкцию по эксплуатации, выставляют метки ГРМ. Очень важно понимать, что от правильности выполнения работ зависит результат. Перепрыгнувший на один зуб ремень – это не страшно, мотор будет работать, но с отклонениями.
Если же метка уйдет на несколько делений, то завести авто будет невозможно.

Качественные запасные части

Мы разобрались с тем, каково назначение газораспределительного механизма. Вы уже знаете, что это очень ответственный узел, который должен регулярно обслуживаться. Но важно учитывать еще и качество запасных частей. Ведь именно от них зачастую зависит срок службы ГРМ.
Квалифицированная установка оригинальных комплектующих системы газораспределительного механизма практически полностью гарантирует бесперебойную работу узла в течение срока до планового обслуживания.
Что касается сторонних производителей, то тут нет никаких гарантий, особенно если речь идет о комплектующих из Китая посредственного качества.

Подведем итоги

Чтобы узел работал исправно, его необходимо вовремя обслуживать. Стоит понимать, что чем сложнее мотор, тем дороже обойдется комплект ГРМ. Но экономить однозначно не стоит. Ведь скупой платит дважды. Поэтому лучше один раз купить дорогие запасные части и спать спокойно.
Замену водяной помпы при ее неисправности можно приравнять к полной замене механизма. Далеко не любая конструкция двигателя позволяет допускать такие ошибки, ведь это будет стоить приличных денег.
На некоторых силовых агрегатах обрыв ремня не приводит к капиталке, но на это рассчитывать не стоит.