ГРМ (газораспределительный механизм). Привод газораспределительного механизма

Цепной и ременной привод ГРМ

Привод ГРМ – решение, которое приводит в действие распределительный вал двигателя. Распредвал ДВС конструктивно расположен в головке блока цилиндров (ГБЦ). Привод газораспределительного механизма может быть реализован посредством ременной или цепной зубчатой передачи. Указанная передача осуществляет вращение шестерни распредвала путем соединения с соответствующей шестерней коленчатого вала (коленвала) двигателя. Коленвал ДВС является частью кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и располагается в блоке цилиндров (БЦ). Соединение двух шестерен осуществляется при помощи цепи или ремня ГРМ.

Каждый из указанных вариантов передачи имеет как определенный список преимуществ, так и недостатков. В конструкции ГРМ ремень или цепь встречаются одинаково часто. К преимуществам цепного привода относят:

• повышенную прочность и надежность;
• долгий срок службы цепи до замены;

В списке недостатков находится большой вес цепи, потребность в смазке, повышенный шум при работе двигателя, а также необходимость установки дополнительных элементов для эффективного натяжения цепи и устранения повышенных колебаний в процессе работы привода. Указанными деталями являются так называемые «натяжитель» и «успокоитель» цепи.  

Натяжение осуществляется при помощи натяжных роликов. Натяжитель работает благодаря специальной пружине, а также используется давление масла в системе смазки ДВС. Для реализации цепного привода распредвала применяют однорядную или двухрядную роликовую цепь. Также в конструкции привода ГРМ может использоваться зубчатая цепь. Такая цепь контактирует с зубьями шестерни (звездочки) благодаря тому, что имеет специальные щеки. Цепная передача может вращать не только распределительный вал, но и выступать приводом балансирного вала или масляного насоса смазочной системы двигателя.

Среди плюсов ременного привода газораспределительного механизма отмечены:

• простота установки и замены;
• снижение шума при работе ГРМ;
• отсутствие потребности в дополнительной смазке;

Ремень ГРМ вынесен отдельно, устанавливается на открытые шкивы. В устройстве ременного привода распредвала активно применяется зубчатый ремень для вращения распредвала. Внутренняя поверхность такого ремня имеет «зубья», которые осуществляют зацепление с зубьями на шестернях (шкивах).

Дизельные агрегаты могут иметь эллиптическую шестерню привода зубчатого ремня. Использование такого решения снижает нагрузку в момент вращения, а также уменьшает крутильные колебания в процессе работы распредвала. Кроме распределительного вала зубчатый ремень может приводить в действие маслонасос, помпу (насос системы охлаждения для прокачки охлаждающей жидкости), ТНВД и другое навесное оборудование.

Главным недостатком ремня сравнительно с цепным приводом является ресурс его эксплуатации. Показатель пробега до замены ремня ГРМ составляет от 60-90 тыс.км. Использование неоригинальных ремней предусматривает рекомендованную замену каждые 50 тыс. пройденных километров или 3 года зависимо от того, что наступит раньше. Ремень ГРМ представляет собой резинотехническое изделие и требует постоянного контроля его состояния.

Читайте также

krutimotor.ru

Газораспределительный механизм Википедия

О газораспределительных механизмах карбюраторных двухтактных двигателей см. Двухтактный двигатель Разрез по цилиндру двигателя с двухвальным ГРМ типа DOHC

Газораспределительный механизм (ГРМ) — механизм управления газовыми потоками в цилиндре двигателя внутреннего сгорания с изменяемыми фазами газораспределения.

Состоит из распределительного вала — или нескольких валов — и механизмов привода к ним, клапанов, открывающих и закрывающих впускные и выпускные отверстия в камерах сгорания, и передаточных звеньев — толкателей, штанг, коромысел и некоторых вспомогательных деталей (регулировочных элементов, клапанных пружин, системы поворота клапанов и проч.) В некоторых конструкциях система распределения представлена вращающимися или качающимися распределительными гильзами или золотниками.

Система привода распределительного вала четырёхтактного двигателя в любом случае обеспечивает его вращение с угловой скоростью, равной 1/2 угловой скорости коленвала.

Классификация механизмов газораспределения производится в зависимости от того, каким образом в них осуществляется управление впуском и выпуском. Обычно выделяют четыре типа механизмов управления впуском и выпуском — поршневые, золотниковые, клапанные и гильзовые.

С поршневым управлением газораспределения

Цикл работы двухтактного двигателя. Слева направо: продувка, сжатие, воспламенение, рабочий ход. Газообмен происходит через впускные и выпускные окна, открываемые и закрываемые самим поршнем.

Механизм газораспределения с поршневым управлением впуском и выпуском (он же — оконный газораспределительный механизм) применяется на двухтактных двигателях с кривошипно-камерной продувкой. В нём фазы газораспределения задаются за счёт осуществляемого непосредственно поршнем открытия и закрытия окон в стенке цилиндра.

Впускное окно обычно открывается при положении коленчатого вала, в котором поршень не доходит 40—60° до нижней мёртвой точки (по углу поворота коленвала), а закрывается спустя 40—60° после её прохождения, что даёт достаточно узкую фазу впуска — не более 130—140°. На высокофорсированных спортивных моторах открытие впускного окна может производиться за 65—70° до НМТ, что расширяет фазу впуска, но при этом работа двигателя на малых и средних оборотах становится неустойчивой, значительно увеличивается непроизводительный расход топлива из-за обратного выброса топливной смеси в атмосферу.

Выпускное окно открывается примерно за 80-85° до достижения поршнем нижней мёртвой точки, а закрывается спустя 80-85° после её прохождения, что даёт длительность фазы выпуска около 160—165°. Фаза продувки имеет длительность около 110…125°.

Симметричность фаз газораспределения при поршневом управлении впуском и выпуском обусловлена тем, что взаимное расположение поршня и окон в стенке цилиндра одинаково как при ходе вверх, так и при ходе вниз. Это является недостатком, поскольку для оптимальной работы двигателя как минимум фаза впуска должна быть асимметрична, что при чистом поршневом управлении газораспределением недостижимо. Для получения таких характеристик в малых двухтактных двигателях с кривошипно-камерной продувкой используются золотниковое газораспределение или лепестковый клапан на впуске (см. ниже).

В двухтактных двигателях большого объёма (тепловозные, морские, авиационные, танковые) либо на один цилиндр два поршня, движущихся навстречу друг другу, один из которых открывает впускные окна, а второй — выпускные (прямоточная продувка), либо через окна в стенке цилиндра производится только впуск, а выпуск осуществляется с помощью клапана в головке цилиндров (клапанно-щелевая продувка), при этом также достигается более оптимальная продувка.

В роторно-поршневых двигателях также как правило используется управление газораспределением поршнем (ротором), играющим в данном случае роль золотника.[1]

С золотниковым управлением газораспределением

Газораспределительный механизм двухтактного двигателя с вращающимся дисковым золотником, установленным в задней части картера, под золотником видно частично открытое впускное окно. Управление газораспределением поршневым золотником на четырёхтактном двигателе. Золотниковое газораспределение со вращающимся золотником на четырёхтактном двигателе, каждый золотник обслуживал по два соседних цилиндра (Itala, 1910-е годы).

В двухтактных двигателях

Золотниковое газораспределение было применено ещё на двухтактном газовом двигателе Ленуара, считающемся первым в мире коммерчески успешным двигателем внутреннего сгорания (1859 год). Его газораспределительный механизм с двумя коробчатыми золотниками был полностью скопирован с парораспределительного механизма паровых машин, причём при помощи золотников осуществлялся как впуск газовоздушной рабочей смеси, так и выпуск отработанных газов. Однако впоследствии развитие двухтактных двигателей пошло по пути использования поршневого (на лёгких двигателя) либо клапанного газораспределения.

Применение золотникового газораспределения на лёгких двухтактных двигателях современного типа (с кривошипно-камерной продувкой) прослеживается как минимум с 1920-х годов, однако по-настоящему удачная реализация этого принципа была осуществлена лишь в начале 1950-х годов восточногерманским инженером Даниэлем Циммерманом на спортивно-гоночных мотоциклах MZ, а затем в 1960-х — 70-х годах схожие решения стали появляться и на некоторых серийных мотоциклах марок Jawa, Yamaha, Suzuki, Kawasaki и других.

На двухтактных моторах с золотниковым управлением газораспределением для управления впуском используется золотник с приводом от коленчатого вала — вращающийся дискового или цилиндрического (кранового) типа либо имеющий возвратно-поступательное движение пластинчатого типа. Золотник тем или иным образом осуществляет открывание и закрывание впускного канала двигателя, управляя тем самым длительностью впуска. Благодаря этому удаётся сделать фазу впуска асимметричной относительно НМТ (как правило, начинается за 130—140° до НМТ и заканчивается за 40—50° после) и увеличить её длительность до 180—200°, тем самым улучшив наполнение цилиндра. Некоторые варианты реализации золотникового управления газораспределением позволяют даже изменять фазы газораспределения непосредственно во время работы двигателя. Выпуском как правило продолжает управлять поршень, открывающий выпускное окно (окна).

С аналогичной целью во впускном тракте двигателя может устанавливаться автоматически срабатывающий на перепад давления клапан лепесткового или мембранного типа (Yamaha и др.).

В начале 1950-х годов на пермском моторостроительном заводе № 19 под руководством В. В. Полякова были разработаны и выпущены небольшой серией двухтактные пятицилиндровые звездообразные авиамоторы ВП-760, ВП-1300 и ВП-2650 с газораспределением установленным в картере вращающимся золотником и продувкой двухступенчатыми поршнями в форме перевёрнутой буквы Т (узкая часть рабочая, широкая — нагнетательная), которые предназначались для применения в легкомоторной авиации.[2][3]

Опыты с газораспределением вращающимся золотником велись в начале 1990-х годов фирмой Lotus применительно к двухтактному автомобильному двигателю с продувкой от приводного компрессора, причём, в отличие от обычного двухтактного двигателя с клапанно-щелевой продувкой, свежий воздух подавался в верхнюю часть цилиндра через золотник, а отработавшие газы удалялись через окна в нижней части цилиндра (у обычного двигателя с клапанно-щелевой продувкой воздух подаётся через окна в средней части цилиндра, а газы удаляются через клапан в головке блока). Золотник имел вид постоянно вращающегося вокруг своей оси полого цилиндра — ротора — с окнами в стенках, внутри которого располагался также имевший вид полого цилиндра статор с продольной перегородкой, поворот которого относительно ротора, осуществляемый электронной системой, управлял фазами газораспределения. Такое устройство газораспределения позволило вместо обычно используемого на дизелях с клапанно-щелевой продувкой непосредственного впрыска использовать более дешёвый вариант системы питания, с форсункой низкого давления, распыляющей топливо внутрь золотника, откуда рабочая смесь вдувалась внутрь цилиндра через впускное окно. Завершились эти работы безрезультатно, одной из причин чего было резкое ужесточение экологических стандартов в середине 1990-х годов, поставившее крест на использовании двухтактных двигателей на автомобильном транспорте.

В четырёхтактных двигателях

Золотниковое газораспределение с коробчатыми, поршневыми или вращающимися (крановыми) золотниками, так или иначе связанными с распределительным валом и осуществляющими открытие и закрытие впускных и выпускных окон, использовалось на некоторых четырёхтактных двигателях, но не получило широкого распространения из-за целого ряда трудностей на пути практической реализации данного принципа, в частности — проблемы с уплотнением золотников, особенно работающего на выпуск и в силу этого находящегося под большим давлением горячих отработанных газов.

Газораспределение коробчатым золотником, аналогичным золотникам паровых машин, было применено ещё на первом в мире четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания, сконструированном Н. Отто (1861 год), и достаточно широко использовалось на тихоходных стационарных двигателях XIX — самого начала XX века.

Управление газораспределением имеющими возвратно-поступательное движение поршневыми золотниками является фактически стандартным на паровых машинах и мощных поршневых насосах, некоторые конструкторы пытались приспособить его и к двигателю внутреннего сгорания, однако без большого успеха — перемещение золотника оказывалось весьма затруднено из-за большого давления газов, создававшего огромную силу трения между золотником и стенками золотниковой коробки, не говоря уже о проблемах с прорывом газов через уплотнения.

Несколько больший успех выпал на долю газораспределительных механизмов с вращающимся (крановым) золотником. Этот вариант газораспределения привлекал конструкторов благодаря бесшумности работы по сравнению с обычными тарельчатыми клапанами (стук которых при работе ГРМ был большой проблемой для двигателей начала XX века), возможности получить потенциально более высокую пропускную способность по сравнению с клапанным газораспределением и упростить ГРМ за счёт использования одного золотника на цилиндр, работающего и на впуск, и на выпуск, или даже одного на каждую пару цилиндров, а также устранить из камеры сгорания один из наиболее опасных очагов детонации — выпускной клапан (что, опять же, было весьма актуально в начале XX века, когда доступное топливо имело очень низкое октановое число).

Первый патент на газораспределение вращающимся золотником был получен британской фирмой Crossley в середине 1880-х годов. Основанные на нём тихоходные газовые двигатели пользовались популярностью в качестве стационарных и выпускались этой фирмой с 1886 по 1902 год.

Пик популярности данной конструкции в автомобильных двигателях пришёлся на начало 1910-х годов, когда, следуя последней моде, свои варианты золотникового газораспределения представил целый ряд фирм, выпускавших дорогостоящие автомобили, таких, как Itala (Италия, 1911), Darraq (Франция, 1912), впоследствии Minerva (Бельгия, 1925).

Сравнительно удачные конструкции двигателей с газораспределением коническим вращающимся золотником создавались британцами Р. Кроссом и Ф. Аспином в 1930-х — 1950-х годах, находили применение на гоночных автомобилях, однако в массовое производство так и не попали, в том числе — из-за нерешённых проблем с уплотнением и смазкой золотника. В те же годы экспериментировал с золотниковым газораспределением германский инженер Ф. Ванкель в сотрудничестве с фирмами BMW, DVL, Daimler-Benz, Lilienthal и Junkers, однако, не добившись решительного успеха, он переключился на работу над проектом роторно-поршневого двигателя, в чём весьма преуспел.

В 1950-х годах в СССР были построены опытные двигатели с золотниковым газораспределением на базе серийных моторов «Москвич-400» (4-цил.) и ЗИС-120 (6-цил.), имевшие крановые золотники, установленные в головке блока и вращающиеся вокруг оси, параллельной оси коленчатого вала. По сравнению с нижнеклапанными, двигатели с золотниковым газораспределением имели лучшую наполняемость цилиндров и, соответственно, более высокую удельную мощность — например, на двигателе «Москвича» прибавка в мощности по сравнению с серийным составила 8 %. Однако при этом ощутимо увеличивался расход масла из-за проблем с уплотнением золотника, двигатель работал с заметным дымлением. Кроме того, в конце такта сжатия и во время рабочего хода поршня золотник испытывал большое трение из-за давления на него уплотняющего башмака, находящегося под давлением выхлопных газов, что значительно повышало потери на трение, а на шестицилиндровом двигателе даже привело к обрыву трёхрядной цепи привода ГРМ в ходе испытаний. Обеспечить требуемый моторесурс двигателям с золотниковым газораспределением так и не удалось.[1]

Примерно тогда же британская фирма Norton выпустила некоторое количество гоночных мотоциклов с золотниковым газораспределением, но в 1954 году полностью прекратила работы в этом направлении.

Необычный автомобильный двигатель с Х-образным расположением цилиндров и газораспределением вращающимися золотниками разработала в середине 1970-х годов компания Esso, которая привлекла к работам Р. Кросса, однако двигатель не показал значительных преимуществ перед традиционными.

Разновидностью золотникового иногда считают гильзовое газораспределение, рассмотренное отдельно ниже по тексту.

С клапанным управлением газораспределением

Схематическое изображение выпускного клапана на примере двигателя с нижнеклапанным ГРМ. Клапан имеет выпуклую форму головки. d — диаметр седла клапана, h — высота его подъёма, a — путь выхлопных газов.

Управление газораспределением осуществляется при помощи тарельчатых клапанов, как правило имеющих привод от распределительного вала. Эта система наиболее распространена на современных четырёхтактных двигателях, а также мощных двухтактных (с клапанно-щелевой продувкой, имеются только выпускные клапана).

В данной конструкции ГРМ используется клапан, состоящий из тарелки (головки) и стержня (стебля), который служит для открытия и закрытия впускных и выпускных каналов. Главное преимущество тарельчатого клапана, позволившее ему достичь преимущественного распространения в данной области — простота обеспечения герметичности: под воздействием давления в камере сгорания его тарелка плотно прижимается к седлу, поэтому для исключения утечки газов вполне достаточно тщательно притереть эти детали друг к другу, причём усилие, создаваемое давлением в камере сгорания, направлено по оси стержня клапана и не мешает ему перемещаться вдоль направляющей. При открытии клапана он смещается относительно седла на расстояние, называемое высотой подъёма клапана. При этом открывается определённое проходное сечение, определяемое величиной высоты подъёма, размерами и формой клапана. В большинстве случаев впускные клапана имеют большее проходное сечение, чем выпускные.

Ранее, примерно до 1950-х годов, клапаны обычно изготавливали из обычной углеродистой или низколегированной инструментальной стали (например, хромистой 40Х), однако по мере совершенствования двигателей и повышения их степени форсирования появилась необходимость применения как минимум для выпускных клапанов, температура которых может достигать 600—850 °С, специальных легированных жаростойких сталей, например сильхромовой (40Х10С2М / ЭИ107, 40Х9С2 / ЭСХ8), X45CrNiW189, X53CrMNi219, и т. п. Впускные клапана обычно имеют температуру не выше 300—400 °С и выполняются из хромистой, хромованадиевой или хромоникелевой сталей. Иногда с целью удешевления из жаростойкой стали изготавливается только тарелка (головка) клапана, а стержень — из обычной инструментальной, также на тарелках выпускных клапанов иногда может производиться дополнительная наплавка слоя твёрдого жаростойкого сплава, повышающего срок службы клапана. В двигателях с большой тепловой напряжённостью камеры сгорания могут применяться клапана с полыми стержнями, заполненными натрием — при работе двигателя натрий плавится и, испаряясь, улучшает теплоотвод от клапана. В последнее время могут использоваться клапана из титановых сплавов, сочетающие жаростойкость с лёгкостью, что позволяет уменьшить инерцию деталей ГРМ. Изготавливаются клапаны путём горячей высадки (объёмной штамповки) стального прутка, после чего подвергаются механической и термической обработке.[4][5][1]

Тарелка (головка) клапана может иметь плоскую (Т-образную), выпуклую или тюльпанообразную (обтекаемую, с плавным переходом к стержню) форму. Клапана с выпуклой головкой иногда используются в качестве выпускных благодаря большой жёсткости и лучшей обтекаемости со стороны цилиндра, что особенно актуально в нижнеклапанном моторе. Тюльпанообразные клапана ранее часто устанавливались на впуске при большом диаметре клапана, так как считалось, что обтекаемая форма головки снижает сопротивление потоку воздуха, но впоследствии, примерно с 1980-х годов, от их использования отказались, так как они не давали значительного эффекта, или даже при той же величине подъёма ухудшали наполнение цилиндров по сравнению с обычными, при большей сложности изготовления.

Головка клапана имеет коническую рабочую поверхность — запорную фаску, плотно притёртую к ответной фаске седла (гнезда) клапана. Фаска на головке клапана выполняется под углом 30° или 45°. Фаска в 45° даёт меньшее проходное сечение при том же подъёме, чем фаска в 30°, однако облегчает центровку клапана в седле и способствует повышению его жёсткости, поэтому 30-градусная фаска применяется ограниченно, обычно на впускных клапанах высокофорсированных и спортивных двигателей. В некоторых случаях может применяться двойная фаска. Фаска подвергается шлифовке, а затем плотно притирается к седлу (гнезду). На нижнем (хвостовом) конце стержня клапана выполняются кольцевые проточки, предназначенные для крепления тарелок клапанных пружин, обычно осуществляемого при помощи конических сухарей (реже — поперечной шпилькой или на резьбе). Иногда для повышения срока службы клапана тарелка клапанной пружины оснащается упорным подшипником, допускающим свободное вращение клапана вокруг своей оси при работе двигателя. Ранее на хвостовой части стержня клапана иногда также выполняли кольцевую выточку под предохранительное кольцо, не дающее клапану провалиться в цилиндр, если лопнет его пружина или произойдёт случайное выпадение сухарей при работе двигателя.[4][5]

Клапан, его седло, направляющая втулка, опорная шайба пружин, сдвоенные клапанные пружины и тарелка пружин. Справа вверху показаны различные способы крепления тарелки пружин на стержне клапана — сухарями, поперечной шпилькой и резьбовое.

Сёдла (гнёзда) клапанов выполняются либо непосредственно в материале блока цилиндров (у нижнеклапанных моторов) или головки цилиндров, либо в виде запрессованных в них отдельных деталей из легированного чугуна, бронзы или жаростойкой стали (только выпускных клапанов, либо и впускных, и выпускных), иногда с наплавкой износостойкого кобальтового сплава типа сормайт.[4] Обычно седло имеет одну фаску с углом в 45°, или две фаски — верхнюю с углом в 30°, служащую переходом от основной фаски к стенке камеры сгорания, и основную в 45°. Иногда выполняется также нижняя фаска с углом порядка 60°, применение которой снижает сопротивление седла потоку воздуха. Особенное значение имеет проработка формы фаски сёдел впускных клапанов, через которые осуществляет наполнение цилиндров рабочей смесью.[5]

Направляющие втулки клапанов служат для обеспечения их точной посадки в сёдла, изготавливаются из чугуна, алюминиевой бронзы или металлокерамических антифрикционных композиций (бронзографитовой и других). Для уменьшения расхода масла через зазор между направляющей клапана и его стержнем либо на сам стержень клапана одевается маслоотражательный колпачок из маслостойкой резины, либо на его направляющую устанавливается сальник с кольцевой пружинкой (маслосъёмный колпачок).[4][5]

Клапанные пружины обеспечивают закрытие клапана и его плотную посадку в седло, воспринимают усилия, возникающие при работе ГРМ. При сборке клапанного механизма пружина получает предварительную затяжку, величина которой является важным параметром, влияющим на качество работы двигателя. Если пружина в засухаренном состоянии не развивает должного усилия, указанного в технической документации — возникают отставание («подвисание») и подскакивание клапана при его закрытии, нарушающие фазы газораспределения и ухудшающие наполнение цилиндров горючей смесью, из-за чего двигатель не будет развивать полной мощности и не обеспечит паспортных динамических характеристик автомобиля. При полностью закрытом клапане остаточной силы пружины должно хватать для удержания контакта между кулачком распределительного вала и контактирующей с ним деталью ГРМ (толкателем, коромыслом, рокером), что позволяет сохранить заданную конструкторами продолжительность открытия клапана и устранить ударные нагрузки в приводе клапанов, быстро выводящие его из строя. Как правило, клапанные пружины изготавливаются из легированной высокоуглеродистой стали (марганцовистой, кремнемарганцовистой, хромоникелеванадиевой) холодной навивкой с последующими термообработкой и дробеструйным наклёпом для повышения срока службы. Могут быть цилиндрическими или коническими, иметь постоянный или переменный шаг навивки. Для предотвращения износа опорной поверхности головки цилиндров и фиксации пружины под неё подкладываются стальные опорные шайбы.[4][5][6][1]

Иногда применяются по две пружины на клапан, расположенные одна внутри другой, причём наружная и внутренняя пружина имеют разное направление витков для предотвращения заклинивания внутренней пружины витками внешней. Применение таких сдвоенных пружин позволяет несколько уменьшить габариты узла за счёт меньшей общей высоты двух пружин по сравнению с одинарной при том же усилии, а также служит в качестве страховки на случай поломки одной из пружин, тем самым повышая надёжность и безотказность работы двигателя. Также иногда клапанная пружина может устанавливаться не на самом клапане, а в толкателе (пример — дизель ЯАЗ-204).[4]

В очень редких случаях вместо винтовых клапанных пружин могут применяться торсионные в виде работающих на скручивание стержней (некоторые моторы фирмы Panhard, также некоторые мотоциклетные двигатели Honda), плоские, спиральные или витые шпилечные пружины (некоторые мотоциклетные двигатели).

Газораспределительный механизм двигателя начала XX века. Впускной клапан A — автоматически действующий, выпускной В — с приводом от кулачка G распредвала L, осуществляемого через роликовый толкатель H.

В большинстве случаев в клапанном механизме для управления клапанами используется выполненный из чугуна или легированной стали кулачковый распределительный вал, имеющий опорные шейки, служащие для установки вала в подшипниках его постели, и кулачки с различным профилем, определяющим фазы газораспределения двигателя. Обычно на один цилиндр приходится по два кулачка распределительного вала (один впускной и один выпускной), однако встречаются и иные варианты. Кроме того, распределительных валов может быть более одного. Привод распределительного вала осуществляется от коленчатого вала двигателя, причём у четырёхтактных моторов его частота обращения равна половине частоты обращения коленчатого вала, а у двухтактных — равна ей. Вал вращается в подшипниках скольжения, от осевого смещения удерживается обычно упорными полукольцами из стали, иногда с алюминиевым покрытием на рабочей поверхности, бронзы, антифрикционной металлокерамики или пластмассы.

В двигателях старого выпуска от распределительного вала часто осуществлялся привод других агрегатов двигателя — масляного и топливного насосов, прерывателя-распределителя зажигания, иногда даже стеклоочистителя. На современных двигателях топливный насос имеет электропривод, прерыватель-распределитель отсутствует и полностью заменён на электронную систему управления, а масляный насос обычно приводится непосредственно от коленчатого вала цепью или шестерней.

В двигателях начала XX века иногда могли использоваться автоматически действующие впускные клапана, срабатывающие за счёт перепада давления между атмосферой и разрежением во впускном коллекторе, однако на высоких оборотах они работали неудовлетворительно, и вскоре вышли из употребления (выпускные клапана сохраняли привод от распредвала).[7]

Между кулачками распределительного вала и стержнями клапанов для передачи усилия устанавливаются передаточный звенья, конструкция которых зависит от типа газораспределительного механизма двигателя.

В двигателях с нижним расположением распределительного вала для снятия усилия с его кулачков используются толкатели, установленные в отверстия в блоке цилиндров, выполненные над постелью распредвала. От толкателя усилие может передаваться непосредственно на стержень клапана (в нижнеклапанных моторах) или через приводную штангу на приводящее в действие стержень клапана коромысло, меняющее направление усилия на противоположное (в верхнеклапанных моторах со штанговым приводом клапанов).[5]

Различают толкатели цилиндрические, тарельчатые (грибовидные) и роликовые. У первых двух типов опорная поверхность, находящаяся в контакте с кулачком распредвала, плоская либо сферическая, у роликовых толкателей же в контакте с кулачком распредвала находится ролик из твёрдой стали с высокими противоизносными свойствами, что позволяет значительно увеличить долговечность узла и снизить требования к противозадирным качествам смазочного масла — такая конструкция ранее применялась в основном на дизелях, но начиная с 1980-х годов получила широкое распространение. Толкатель с плоской или сферической опорной поверхностью для предотвращения преждевременного износа должен при работе вращаться вокруг своей вертикальной оси, что при плоской опорной поверхности достигается его смещением относительно оси кулачка, а при сферической — использованием кулачков со скошенной поверхностью.[5]

В дизельных двигателях большого рабочего объёма иногда применяются качающиеся роликовые толкатели, представляющие собой качающийся рычажок с отверстием под ось с одного конца и находящимся в контакте с кулачком распредвала роликом с другого, усилие снимается с расположенной на рычажке сверху стальной пяты, на которую опирается штанга коромысла, что позволяет за счёт наличия у такого толкателя некоего передаточного отношения получить большое усилие, требуемое для привода газораспределительного механизма такого двигателя.[5]

В легковых моторах в толкателях часто разме

wikiredia.ru

Газораспределительный механизм DOHC

Механизм газораспределения DOHC или как его еще называют ГРМ DOHC или TwinCam, считается видом газораспределительной системы автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

В данной статье размещены ответы на такие довольно распространенные вопросы:

1. Что собой представляет газораспределительный механизм TwinCam?
2. Конструкция ГРМ DOHC;
3. Назначение газораспределительного механизма DOHC;
4. В чем заключается принцип действия ГРМ?
5. Часто встречаемые неисправности механизма газораспределения TwinCam и методы их решения.

Газораспределительный механизм Dohc

Основная информация о ГРМ TwinCam

Механизм газораспределения DOHC является одним из типов газораспределительных систем автомобильных двигателей внутреннего сгорания. DOHC расшифровывается DoubleOverHeadCamshaft, что дословно переводится как два верхних распределительных валика. Вначале поговорим об устройстве газораспределительного механизма. Механизм газораспределения имеет такие основные элементы:

1. Распределительный валик;
2. Клапанный механизм;
3. Механизм привода распределительного валика.

Газораспределительный механизм оснащен такими основным элементами:

1. Клапаны. С помощью клапанов выполняется периодическое открывание и закрывание отверстий впускного и выпускного клапанов, которое напрямую зависит от очередности функционирования автомобильного двигателя и расположения поршня в цилиндре;
2. Толкатели. Благодаря толкателям выполняется передача усилий от кулаков распредвала к каждой штанге. Для того чтобы толкатель изнашивался равномерно они находятся в постоянном движении вокруг себя, а выполняется это благодаря выпуклой поверхности нижних головок и скошенной поверхности распределительного валика;
3. Распредвал. Он дает возможность открывания и закрывания клапанов ГРМ в установленной очередности, которая согласовывается с функционированием каждого цилиндра двигателя автомобиля;
4. Штанги. С их помощью обеспечивается передача усилий из толкателя к коромыслу.
5. Коромысло. Обеспечивают передачу усилия от штанги к клапану.

Схема ГРМ DOHC двигателей автомобиля марки Тойота оснащается четырьмя или пятью клапанами на каждый цилиндр. Каждый распределительный валик заставляет функционировать соответствующую ему пару клапанов, а происходит это благодаря толкателям. Представленный механизм газораспределения является усовершенствованным вариантом механизма SOHC, только на месте одного распредвала в основе блока каждого цилиндра находится 2 распредвала. Такой тип конструкции значительно понижает инерцию всех клапанов, благодаря отсутствию коромысла клапанов, а это дает возможность достижения не меленьких оборотов в сравнении с предыдущим механизмом.

К тому же, представленный механизм дает возможность проектирования немаленького угла между парой клапанов, а это позволяет производить большой поток воздуха во все цилиндры на больших оборотах.

Каждый из распределительных валиков начинает передвигаться при помощи цепки или же зубчатого ремешка. В последнее время автомобиль марки Тойота начал оснащаться однорядной цепкой, а не зубчатым ремнем. Однорядной цепкой называется современное веяние двигателей автомобиля марки Тойота. Большим достоинством данной цепки является ее надежность, потому как она не требует такой частой замены как ремень. Но цепка создает дополнительный шум, а ее замена обойдется вам в кругленькую сумму, так как одновременно придется проводить замену натяжителя и успокоителя.

Распродажа новых внедорожников

Кредит 9.9%, рассрочка 0%, скидки, подарки!

К достоинствам газораспределительного механизма DOHC относятся:

• Имеется возможность раскручивания коленвала до высоких оборотов, а это дает возможность снятия с автомобильного двигателя большую мощность;
• Достаточно легко проводится процесс компоновки механизмов газораспределения со специальным механизмом перемены фаз распределения газа.

К недостаткам представленной системы относятся:

• Механизм оснащен большим количеством деталей;
• Большая стоимость;
• Низкий уровень надежности;
• Сложный ремонт.

Часто встречаемые неисправности механизма газораспределения TwinCam

Для начала давайте рассмотрим внешние признаки поломок механизма распределения газа. Понизилась компрессия, появились хлопки впускного и выпускного трубопроводов, уменьшение мощности автомобильного двигателя и стуки металла. Все перечисленные признаки являются свидетельством того, что клапаны плохо прилегают к седлам, а это обычно происходит из-за накопления гари на седлах и клапанах. Также данные признаки могут свидетельствовать о поломке пружин клапана, заедании стойки клапанов во втулке или же в случае отсутствия зазоров между стойкой клапана и рычагом.

Еще одной причиной может быть неполное открытие клапана, а это в свою очередь происходит из-за немаленького теплового зазора или же поломки гидрокомпенсаторов.

Также могут износиться шестеренки распределительного или коленчатого валика, направляющие втулки клапана, оси и втулки коромысла, увеличение смещения оси распределительного валика.

Процесс замены ремня в газораспределительном механизме

В процессе снятия изношенного ремня и установления вместо него нового может легко измениться взаиморасположение коленвала и распредвала. В таком случае сменяются фазы распределения газа автомобильного двигателя, а это может привести к каким-либо нарушениям функционирования, даже доходя до полной поломки. Пометки, которые располагаются на шестеренках механизма привода, выполняют функцию визуального контролирования настроек газораспределительного механизма. Поэтому после снятия старого ремня нужно совместить пометки шестеренок коленвала и распредвала с прорезами, которые находятся в кожухе механизма привода. Представленное действие просто необходимо для установления, так называемого условного нуля, так как именно с него начинается функционирование автомобильного двигателя. После выполнения данного действия необходимо осторожно установить дополнительный ремень, при этом старайтесь не сместить пометки на шестеренках.

Дальше нужно осмотреть и отрегулировать усилия натяжного ролика, а предназначается данный узел для удержания ремня на шестеренках механизма привода. Проверка на правильность проведения регулирования ролика проводится при помощи поворачивания ремешка.

Если вам удастся провернуть ремешок на 90⁰, то механизм отрегулирован правильно. В противном случае есть два варианта либо он перетянут, либо недотянут:

• Если вам удалось провернуть ремень большой угол, то он недотянут;
• Если ремень проворачивается на маленький угол, то он перетянут.

Обратите внимание на то, что ремень ни в коем случае нельзя брать руками в масле, так как это приведет к проскальзыванию механизма привода на шестеренках.

Похожие статьи:

autodont.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

---

• 
  Объем двигателя газель 402
• 
  Газ заправочный клапан
• 
  Расход газ топлива
• 
  Как отрегулировать давление газа в редукторе
• 
  Противопожарные мероприятия на складах базах магазинах и предприятиях
• 
  Редуктор на газ
• 
  Точка росы газа это
• 
  3732 газ
• 
  Двигатель газ 3302
• 
  Как снять стартер на газ 53
• 
  Газ 2834bf технические характеристики