Одним из наиважнейших узлов в двигателе внутреннего сгорания является газораспределительный механизм или, как его коротко называют, ГРМ, функция которого заключается в переключении фаз газораспределения.
Содержание статьи:
- Что такое газораспределительный механизм.
- Типы газораспределительных механизмов.
- Из чего состоит ГРМ.
- Схема газораспределительного механизма.
- Цепной или ременный привод ГРМ.
- Через сколько км нужно менять ремень ГРМ.
- Ремонт газораспределительного механизма.
- Тепловой зазор газораспределительного механизма.
- Автомобили с цепным приводом ГРМ.
Что такое газораспределительный механизм.
ГРМ есть во всех поршневых ДВС, в которых рабочий процесс проистекает во всех цилиндрах при каждом вращении в 2 оборота коленчатого вала, то есть за 4 хода поршня. Посмотрите внимательно на схему работы цилиндро-поршневой группы и газораспределительного механизма, за четыре хода поршня, коленвал ДВС вращается 2 раза. Поэтому такие двигатели называются 4-х тактными.
Работа ГРМ в том, чтобы открывать впускные и выпускные клапаны. Открытие клапанов осуществляется за счет вращения колевала ДВС, которые через ременную или цепную передачу передает вращение распределительному вал (распредвал). Установленные на вале распредвала кулачки физически толкают клапана. А закрытие клапанов осуществляется за счет пружинных клапанов. Через впускные клапаны происходит впрыск топлива, а через выпускные — выпуск отработанных газов.
Типы газораспределительных механизмов
По типу ГРМ делятся на:
- клапанные;
- золотниковые.
Золотниковые ГРМ используются в двухтактных моторах. Используются в японских мотоциклах (Ява, Сузуки, Ямаха) и других транспортных средства.
Самые распространенные — это, конечно же, клапанные ГРМ, в конструкции всех четырехтактных ДВС.
Из чего состоит ГРМ
Устройство газораспределительного механизма состоит из:
- одного или более распределительных валов;
- впускные клапаны с пружинами, направляющими втулками и крепежами;
- выпускные клапаны с пружинами, направляющими втулками и крепежами;
- привод распредвала;
- толкатели;
- штанги;
- коромысла;
Распределительный вал 4-х тактного двигателя внутреннего сгорания
Распредвал ДВС делается из стали высокой прочности с дополнительной закалкой или отливается из чугуна. На распределительном вале присутствуют опорные шейки и кулачки. Кулачки занимаются тем, что создают, именно, физическое давление на клапаны, от чего зависит порядок работы ДВС.
С торца распредвал оснащается цепной звездочкой для цепи (в случае, если двигатель с цепной передачей).
Распредвал ДВС вставляется в подшипник качения, который, в свою очередь, устанавливается на головке блока цилиндров. С торца корпуса подшипника устанавливается упорный фланец, который предупреждает осевой люфт (смещение по длине вала).
Толкатели
Толкатель относится к промежуточной детали, который передает усилие штангам клапана от кулачков распредвала. Толкатели, как и вал, изготавливаются из стали высокой прочности или отливкой чугуном.
Виды толкателей клапанов:
- Грибовидные.
- Роликовые.
- Цилиндрические.
Толкатели осуществляют движение в специальных направляющих блока цилиндров или в корпусах прикрепленных к блоку.
Штанги
Штанги клапанов — это, также, промежуточные звенья, которые передают физическое усилие коромыслам от толкателей. Штанги — это пустотелые цилиндрические стержни с наконечниками из стали.
Материал для изготовления штанг клапанов — алюминиевый сплав. Штанги соединяются с толкателями и с коромыслами.
Коромысло или рокер ГРМ
Коромысло, он же рокер — это тот элемент в составе ГРМ, который толкает клапан, то есть является рычагом привода клапана. По виду, коромысло — это рычаг с разными длинами плеч, устанавливается на ось.
Материал для изготовления коромысел / роликовых рокеров — сталь высокой прочности. Монтируется коромысло в спецвтулку на оси, которая крепится на ГБЦ. Для уменьшения трения в паре коромысло-ось, между ними устанавливается защитная втулка.
Впускные и выпускные клапаны
Функция впускного клапана — подавать топливно-воздушную смесь (ТВС) в рабочую камеру сгорания цилиндра, а выпускного — выводить выхлопные газы.
Конструкция клапана проста, состоит из стержня и плоской головки, скошенной под углом 45 градусов. Диаметр головки в несколько раз больше диаметра стержня клапана.
Диаметр головки впускного клапана несколько больше диаметра головки выпускного клапана, потому что объем выхлопных газов больше объема подаваемой ТВС.
Место установки клапанов ГРМ — головка блока цилиндров. Клапан монтируется в седло, установленное в ГБЦ. Материал из которых делается седло клапана — жаропрочный чугун.
Материал впускного клапана — сталь с покрытием хрома (Cr).
Материал выпускного клапана — жаропрочная сталь.
В верхней части цилиндрического стержня клапана создан паз по периметру для установки сухарей, которые фиксируют пружину. Потому как клапан сам подняться не может, после того, как его опустил вниз кулачок распредвала. Для возврата клапана в исходное положение, на стержень клапана надеваются внутренняя и наружная пружины, которые фиксируются шайбами, сухарями в специальный паз. Подробнее об этом смотрите на видео этой статьи.
Клапаны движутся по направляющим втулкам, которые изготавливаются из стали или чугуна. Направляющие втулки соединены с ГБЦ.
Одним из элементов устройства ГРМ, который обеспечивает непопадание масла в цилиндр является колпак. Колпаки изготавливаются из резины, которая выдерживает агрессивную среду и быстро не изнашивается. Колпаки устанавливаются между стержнем клапана и направляющей втулкой.
В новых автомобилях, в основном, монтируют 16-ти клапанные двигатели внутреннего сгорания. Для каждого цилиндра устанавливаются по 2 клапана впуска и по 2 клапана выпуска.
Привод распредвала
Скорость вращения коленчатого вала ДВС в два раза больше вращательной скорости распределительного вала. Передача вращения от коленвала распредвалу ДВС осуществляется ремнем ГРМ или металлической цепью.
Один рабочий цикл равен одному впуску и одному выпуску клапанами, это происходит за один оборот распредвала, то есть за два оборота коленвала.
Схема газораспределительного механизма
Цепной или ременный привод ГРМ
Плюсы и минусы ремня и цепи противоположные. Цепная передача вращения надежнее, но со временем растягивается и перескакивает на зуб или два шестеренки привода, также, дороже и шумнее. Ременная передача мягче, намного дешевле, бесшумная, но часто приходится менять, а, если вовремя не поменять, то, возможно приведет к замене клапанов. Новые линейки автомобилей сейчас идут, в основном, с ременной передачей.
Через сколько км нужно менять ремень ГРМ
Причиной остановки работоспособности двигателя может стать обрыв ремня. Поэтому, желательно заблаговременно узнать, на каких двигателях гнет клапана. Положено менять ремень через каждые 60-70 тысяч км. Но, к сожалению, многие водители не успевают заменить ремень газораспределительного механизма. На машинах с 16-ти клапанными двигателями обрыв ремня не нанесет вреда клапанам, а на 8-ми клапанных происходит деформация клапана, который называется «погнуло клапана». Но на 8-ми клапанных двигателях тоже может не сгибать клапана, если двигатель расточен, на поршнях выточены специальные углубления, рассчитанные специально под размер не поднятого клапана.
Ремонт газораспределительного механизма
Произвести диагностику и найти причины неисправностей ГРМ можно своими руками. Если произошел обрыв ремня из армированной резины, то последовательность была описана в материале: как заменить ремень грм на ваз.
Если ремень целый, но есть подозрительные стуки и признаки неполадок в работе газораспределительной системы, то необходимо изучить видео по ремонту ГРМ.
Тепловой зазор газораспределительного механизма
Как уже нам всем известно из жизненного опыта, что при нагревании габаритные размеры деталей увеличиваются. А в ДВС детали испытываются большие температурные нагрузки, что ведет к расширении их в размере.
В связи с этим, конструкторами был предусмотрен тепловой зазор газораспределительного механизма, который рассчитан на то, чтобы увеличивающийся клапан по длине увеличивался в сторону кулачка распредвала, а не опускался в цилиндр, что создаст разгерметизацию. Тепловой зазор равен:
- для автомобилей Ваз 2108, 2109 — 0,2 мм для впускного и 0,35 для выпускного клапанов;
- для «классики» Ваз 2101-207 — одинаково по 0,15 мм;
- для Волги Газ 21 — одинаково 0,25-0,3 мм;
- для Волги Газ 24 — 0,35-0,4 мм (впускные) и 0,3-0,4 мм (выпускные);
- для Москвича — 0,15 мм для всех.
Автомобили с цепным приводом ГРМ
Список современных автомобилей некоторых марок с цепной передачей газораспределительного механизма:
- Мазда 6.
- Шкода Рапид.
- Тойота Авенсис.
- Ниссан. Например, двигатель SR20det имеет цепь, но, если цепь вовремя не заменить, то клапана погнутся о поршни или клапан сломается, перевернется в цилиндре и пробьет поршень.
- Хонда.
- Мерседес-Бенц.
- Ауди.
- БМВ.
- Волга, Москвич, классические модели Ваз.
Автор публикации
