Газораспределительный механизм (грм): устройство, назначение и принцип работы. схема и назначение газораспределительного механизма автомобиля

Устройство газораспределительного механизма

Газораспределительный механизм состоит из:

распределительного вала;
толкателей;
клапанов;
коромысла;
штанги;
привода.

1. Распределительный вал. Вращение распределительного вала приводит к своевременному открытию и закрытию клапанов газораспределительного механизма в зависимости от последовательности работы цилиндров двигателя, учитывая фазы газораспределения газов в механизме. Изготавливают распределительный вал из высокопрочной закаленной стали или чугуна. На валу ГРМ имеются опорные шейки и кулачки. Форма кулачков влияет на рабочие процессы распределения горючей смеси и газов, частоту и время открытия, закрытия клапанов. В торце распределительного вала ГРМ крепится звездочка (на которую устанавливается цепь) или шкив привода вала (на которую одевается ремень). Вал устанавливается в корпусе на подшипниках. В целях предотвращения осевых смещений распределительный вал имеет упорный фланец.

2. Толкатели. Толкатели – это детали газораспределительного механизма, которые служат для передачи усилий от кулачков распределительного вала к штангам коромысел. Толкатели изготавливают из высокопрочной стали или чугуна.

Виды толкателей: роликовые, цилиндрические, грибовидные.

Движение толкателей происходит в корпусах, закрепленных на блоке цилиндров или по направляющим.

3. Клапаны. Клапаны служат для подачи горючей смеси в цилиндры двигателя и вывода отработанных газов. Различают впускные и выпускные клапаны. Впускные служат для впуска горючей смеси, а выпускные клапаны служат для выпуска отработавших газов.

Конструкция клапана. Клапан состоит из стержня и головки. НА клапанной головке имеется кромка под 45 градусов для лучшего прилегания клапана. Впускной клапан отличается от выпускного диаметром. Выпускной клапан значительно больше по диаметру, чем впускной, так как объем отработавших газов превышает объем подающейся горючей смеси. Клапаны ГРМ установлены в головке блока цилиндров. Место их соединения называется седлом и имеет конусную форму. Для герметизации цилиндра предназначен клапанный механизм. Для улучшения герметизации цилиндра проводят процесс под названием притирка клапанов.

Впускные клапаны изготавливают из стали с хромистым покрытием, а выпускные клапаны из жаропрочной стали. Седла клапанов изготавливают из жаропрочного чугуна.

Движение стержней клапанов осуществляется по направляющим втулкам, которые изготавливаются из чугуна или стали. Направляющие соединены с головкой блока цилиндров. Клапаны оснащены внутренней и наружной пружинами. Пружины же крепятся с помощью тарелок, сухарей и шайб.

Открытие клапанов осуществляется через усилие, которое передается от распределительного вала на клапан.

Газораспределительный механизм современных двигателей устроен таким образом, что на каждый цилиндр двигателя имеется по два клапана впуска и два клапана выпуска. Для снятия клапанов используют рассухариватели клапанов.

4. Штанги

Штанги служат для передачи усилия от толкателей к коромыслам. Штанги толкателей могут иметь форму полых цилиндрических стержней со стальными наконечниками.

Штанги изготавливают из износостойкого алюминиевого сплава, крепятся с одной стороны к коромыслу, а с другой – к толкателю.

5. Коромысло

Коромысло служит для передачи усилия от штанги к клапанам. Коромысло выполнено в виде рычага с двумя плечами, который крепится на оси. При этом одно плечо длиннее, чем другое (возле штанги).

Коромысла изготавливают из прочной стали. Устанавливают коромысло на оси, которая крепится к головке цилиндров, на специальных втулках. Втулки предназначены для уменьшения трения между осью и коромыслом.

6. Привод распределительного вала

Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала при помощи привода, который может быть, как мы говорили цепной, шестеренчатый, ременной.

Скорость вращения распределительного вала в 2 раза меньше, чем скорость вращения коленчатого вала, что обеспечивается передаточным числом звездочки, либо размером шкива.

Таким образом, за два вращения коленчатого вала, распределительный вал совершит только одно вращение, что необходимо для осуществления одного рабочего цикла.

Часто встречается в обиходе автомобилистов такой термин, как тепловой зазор.

Диагностика устройства

Автомобилистов интересует, как проверить самостоятельно клапан холостого хода и его текущее состояние.

Для множества автолюбителей самостоятельная проверка этого клапана, компонента системы холостого хода, является вполне выполнимой задачей. Существует несколько методов диагностики состояния регулятора.

Внешний осмотр. Сначала проводится визуальный осмотр. Это позволяет определить наличие дефектов на корпусе, следов износа иглы, признаки нагара на поверхностях. Если есть отложения, их можно удалить с помощью средства для мытья карбюраторов. Наверняка при загрязнении РХХ окажется грязным и весь дроссельный узел. Поэтому почистить и его будет не лишним.
Диагностическое ПО. Некоторые автолюбители переходят на использование специальных диагностических программ. Помимо программного обеспечения, также требуется наличие адаптера для подключения к системе. Через меню софта выбирается положение контроллера и наблюдается его работа.
Состояние проводки. Не лишней будет тщательная проверка проводки, соединённой с РХХ. Здесь требуется задействовать мультиметр. Двигатель отключается, снимается разъём датчика. На мультиметре выбирается режим проверки напряжения с пределом от 0 до 20 В. При исправной работе прибор должен показывать около 12 В.
Сопротивления. Также проводится проверка сопротивления этого регулятора. Для этого с помощью того же мультиметра проверяются сопротивления между выводами, отключая клеммы датчика. Мультиметр включается в режим сопротивления, а пределы выставляются от 0 до 200 Ом. Выводы условно обозначены как A, B, C и D. При замерах сопротивления на A и C, как и на B и C, прибор должен отображать бесконечность. В остальных случаях нормой считается 50-55 Ом.
Проверка с дросселем. Довольно распространена среди автомобилистов и проверка с дроссельным узлом. Сложность метода в том, что придётся демонтировать полностью весь дроссельный узел непосредственно вместе с самим датчиком. Подключив разъём РХХ, включая и выключая зажигание, визуально наблюдайте за работой подозреваемого регулятора. Убедитесь, что игла ходит нормально, ход равномерный, посторонних звуков нет.

В большинстве случаев при выходе РХХ из строя проводится его замена на аналогичную деталь.

Классификация ГРМ

Современные автомобильные двигатели получили различные типы газораспределительных механизмов, разработка которых была основана на опыте эксплуатации более ранних моделей.

Классификация ГРМ по четырем основным различиям:

По расположению распределительного вала

— верхнее расположение ГРМ;

— нижнее расположение ГРМ;

2. По количеству распределительных валов

— одинраспредвал (SOHC — Single OverHead Camshaft)

— двараспредвала (DOHC — Double OverHead Camshaft);

3. По числу клапанов – 2, 3, 4, 5;

4. По приводу распределительного вала

— цепной привод от коленчатого вала;

— шестеренчатый привод от коленчатого вала;

— ременной привод коленчатого вала.

Чаще всего встречается верхнее расположение распределительного вала в головке двигателя – это объясняется простотой конструкции и эффективностью работы, уменьшением массы механизма. Открытие и закрытие клапанов в газораспределительном механизме такого типа осуществляется с помощью толкателей.

Установка новых рокеров

Работу с двигателем стоит доверять специалисту, однако в случае замены рокеров при большой желании все может сделать даже неподготовленный автолюбитель. На всякий случай ему стоит ознакомиться с тематическими материалами, освещающими вопросы обслуживания конкретно его автомобиля. Набор требуемых инструментов включает ключи, головки, плоскую отвертку, плоскогубцы, храповик. В качестве защиты рук рекомендовано использовать плотные перчатки. Вот как осуществляется замена:

Поддомкратить автомобиль;
Выставить нейтральную передачу;
Добраться до клапанной крышки и снять ее;
Оттянуть рокеры или вытянуть ось и снять их с нее;
Окунуть новые рокеры масло или ввести его шприцом, после чего поставить на место;
Вернуть на место клапанную крышку и смежные элементы.

Учитывайте, что алгоритм работ может несколько отличаться в зависимости от модели двигателя. Не забывайте произвести регулировку. Новые рокеры до их установки строго рекомендовано смазать. После запуска двигателя с новыми комплектующими некоторое время можно слышать шум. Дайте двигателю немного поработать. Если шум не пропал, вполне вероятно, что вы просто не провели регулировку. Также стоит проверить состояние гидрокомпенсаторов.

Негерметичность — выпускной клапан

Негерметичность выпускного клапана вызывает утечку воздуха в момент его впуска и расширения. При этом расход воздуха возрастает, а его температура на выходе из детандера повышается. В данном случае следует остановить детандер и устранить негерметичность клапана.

Негерметичность выпускного клапана вызывает утечку воздуха в момент его впуска и расширения.

Приборы для проверки топливных насосов, снятых с двигателя.

Уменьшение разрежения может произойти вследствие негерметичности выпускного клапана, повреждения диафрагмы или прокладки отстойника.

Создаваемое насосом давление ниже нормы бывает вследствие негерметичности впускного клапана, а разрежение — вследствие негерметичности выпускного клапана или прокладки стакана отстойника.

Определяют утечку воздуха: если мыльные пузыри появляются возле отверстия выпускного клапана, когда педаль тормоза находится в отпущенном состоянии, это указывает на герметичное закрытие впускного клапана. Утечка воздуха при нажатой тормозной педали ( момент торможения) свидетельствует о негерметичности выпускного клапана.

Проверка герметичности бензонасоса.| Приборы для проверки бензонасосов. а — мод. 527Б для определения давления, развиваемого насосом, на работающем двигателе. б — мод. К374 для проверки насоса, снятого с двигателя.

Разрежение, создаваемое насосом, проверяют вакуумметром, который присоединяют к впускному штуцеру насоса. Коленчатый вал двигателя при проверке проворачивают стартером. Уменьшение разрежения может быть по причине негерметичности выпускного клапана, повреждения диафрагмы или прокладки.

Герметичность крана проверяют через 6000 км пробега автомобиля, покрывая мыльной эмульсией места соединений и выходное отверстие выпускного клапана. Утечка воздуха определяется по появлению мыльных пузырей. Если мыльные пузыри появляются возле отверстия выпускного клапана, когда педаль тормоза находится в отпущенном состоянии, то это указывает на негерметичное закрытие впускного клапана. Утечка воздуха при нажатой педали свидетельствует о негерметичности выпускного клапана.

После трех-четырех месяцев работы подъемника полностью разбирают электропневматический клапан, подающий воздух в исполнительные механизмы, и, за исключением катушки электромагнита, все детали промывают чистым керосином. Затем их собирают после протирки и смазки ЦИАТИМ-201. Разбирают и собирают клапаны в условиях мастерской. Тормозной кран подлежит осмотру и проверке на герметичность мыльной эмульсией через каждые шесть месяцев. Утечка воздуха через выпускное отверстие без торможения свидетельствует о нарушении герметичности впускного клапана, а при торможении — о негерметичности выпускного клапана. Для проверки крана необходимо произвести два-три торможения.

Ремонт распределительного вала

Основными дефектами распределительного вала являются:

износ опорных шеек;
износ винтовой шестерни привода масляного насоса;
износ кулачков;
прогиб;
увеличение осевого зазора.

Опорные шейки при износе ремонтируют двумя способами:

шлифованием их на меньший диаметр
хромированием

Первый способ ремонта применяют в тех случаях, когда опорами для шеек вала служат сменные втулки, запрессованные в гнезда блока. Если распределительный вал вращается в гнездах, выполненных непосредственно в блоке, то опорные шейки ремонтируют хромированием.

Шейки шлифуют на круглошлифовальном или токарном станке супортно-шлифовальным приспособлением.

Перед шлифованием вал проверяют в центрах по индикатору и выправляют под прессом, если биение превышает 0,05 мм. При шлифовании шеек необходимо учитывать высоту кулачков, так как иначе может создаться положение, при котором вал нельзя будет установить во втулки уменьшенного ремонтного размера. Высота кулачка должна быть меньше самой малой опорной шейки вала на 1—1,5 мм.

После шлифования шеек из блока выпрессовывают старые опорные втулки и запрессовывают новые полуобработанные, внутреннее отверстие которых необходимо обработать под размер шеек развертыванием.

Втулки двигателя ГАЗ-51 имеют два диаметрально расположенных отверстия, из которых одно — большего диаметра — служит для подвода смазки и должно точно располагаться против смазочного канала, а другое, меньшего размера, служит для закрепления втулки и должно располагаться против лунки в гнезде блока.

Втулку закрепляют длинным бородком, устанавливаемым в масляный канал, при помощи которого раскернивают малое отверстие втулки; образующийся при этом выступ входит в лунку гнезда блока.

После закрепления втулок их развертывают длинной раздвижной разверткой, обеспечивающей сохранение параллельности осей коленчатого и распределительного валов. При отсутствии сменных втулок (автомобили ГАЗ-MM, «Москвич») гнездам в блоке придают правильную геометрическую форму развертыванием, а опорные шейки хромируют и прошлифовывают на требуемый размер.

Кулачки с небольшим износом и задирами зачищают вначале крупной, а затем мелкой наждачной бумагой, которая должна облегать не менее половины профиля кулачка.

При большом износе кулачков вал заменяют или наплавляют изношенные места газовой сваркой сплавом сормайт. При этом вал помещают в ванну с водой, оставляя на поверхности только часть кулачка, подлежащую наплавке. При наплавке поверхность кулачка достаточно нагреть до состояния «потения», и расплавленный сормайт будет хорошо растекаться по поверхности. При отсутствии сормайта наплавлять можно проволокой от старых клапанных пружин при помощи газовой или электродуговой сварки.

После наплавки сормайтом последующая обработка заключается только в зачистке, а при наплавке сталью необходима закалка. При значительном износе приводной шестерни масляного насоса распределительный вал следует заменить.

Увеличенный осевой зазор распределительного вала устраняют путем регулировки упорного болта, помещенного в крышке распределительных шестерен (автомобили ЗИС-5 и ЗИС-150). Для этого болт завертывают до упора в торец вала, а затем, отвертывают на 1/6 оборота и закрепляют контргайку. Если распределительный вал от осевого смещения удерживается упорной шайбой (автомобили М-20 «Победа», ГАЗ-51), то уменьшение осевого зазора до нормальной величины 0,10—0,20 мм достигается заменой изношенной упорной шайбы. Если же это окажется недостаточным, то следует уменьшить толщину распорного кольца, установленного между задним торцом ступицы распределительной шестерни и торцом первой опорной шейки распределительного вала.

Неисправности ГРМ

Основные неисправности газораспределительного механизма:

Уменьшение компрессии и хлопки в трубопроводах. Как правило, происходит после появления нагара, раковин на поверхности клапана, их прогорания, причиной чего является не плотное прилегания впускных и выпускных клапанов к седлам. Также оказывают влияние такие факторы, как деформации ГБЦ, поломка или износ пружин, заедание клапанного стержня во втулке, полное отсутствие промежутка между коромыслом и клапанами.
Уменьшение мощности, троение мотора, а также металлические стуки. Появляются эти признаки, потому что впускные и выпускные клапана не полностью открываются, и часть воздушно-топливной смеси не попадает в камеру сгорания цилиндра. Следствием этого является большой тепловой зазор или поломка гидрокомпенсатора, что и становится причиной неполадки и не штатной работы клапанов.
Механический износ деталей, таких как: направляющих втулок коленвала, шестерни распредвала, а также смещение распредвала. Механический износ деталей, как правило, происходи при достаточном сроке работы мотора и работы двигателя в критических пределах.
Так же происходит выход из строя двигателя по причине износа зубчатого ремня, который имеет свой гарантийный срок службы, цепи, которая при длительном сроке работы и постоянном на нее воздействии становится менее работоспособной, успокоителя цепи и натяжителя зубчатого ремня.

????Зачем чиповать автомобиль?

По понятным причинам, многие водители не спешат модернизировать таким образом свои машины, опасаясь последствий. Чтобы определиться, стоит ли «овчинка выделки», рассмотрим все плюсы и минусы. Итак, преимущества чипования «мозгов» автомобиля:

Экономия. Чип-тюнинг обойдется водителю гораздо дешевле, чем механические изменения в конструкции мотора или системе впуска-выпуска.
Улучшенные показатели. Компании, которые занимаются перенастройкой блока управления двигателем, обещают своим клиентам разные блага: повышение мощности мотора, снижение потребления топлива и уменьшение шума.
Гибкость настройки. Из нескольких вариантов прошивок, владельцу транспортного средства предлагают выбрать наиболее оптимальный, под конкретно его потребности.
Обратимость процесса. Если говорить о механической модернизации, то, в таком случае, специалист распиливает камеры сгорания, увеличивая их объем. Чип-тюнинг на этом фоне выглядит более безопасно, так как позволяет в любой момент откатиться к заводским параметрам.

Это те плюсы, о которых вам непременно расскажут в специализированном сервисном центре. Однако, стоит помнить и о сопряженных рисках. Рассмотрим их немного позже.

Полезные советы

Чтобы избежать «зажатых» клапанов на классических моделях ВАЗ, нужно учитывать то, что тыльная поверхность кулачков распредвала может не являться идеальной. Такое биение вала иногда составляет около 0.04 мм. По этой причине необходимо дополнительно проверять зазор. Делается это тогда, когда кулачок находится в следующих положениях

перед моментом открытия клапана;
после момента его закрытия;

Для решения задачи понадобится установить распредвал в такое положение, когда метка на шестерне получит верхнее направление. Затем производится проверка зазоров у клапанов 4, 6, 7 и 8. После нужно провернуть коленчатый вал на 180 градусов, то есть распределительный вал провернется на 90 градусов. После проворота можно проверить 7, 4, 3 и 1-й клапаны. Подобным образом проверяются 3, 1, 2 и 5-й клапан, а затем 2, 5, 6 и 8-й

Обратите внимание, измерения всех клапанов должны иметь одинаковый конечный результат. Если результаты отличаются, тогда во время выставления зазора необходимо принимать за основу то место, где зазор минимален (наиболее «зажат»)

Также хотелось бы отметить, что для «классики» ВАЗ существует особое приспособление с часовым индикатором для регулировки клапанов. Предполагается, что такой инструмент позволяет добиться более высокой точности сравнительно с использованием щупа, а также позволяет спокойно регулировать клапана «на горячую». К сожалению, на практике такие решения имеют определенные недостатки и погрешности. В результате точность измерений зачастую далека от идеальной и может даже уступать привычному методу с использованием щупа.

Некоторые мастера могут без особых трудностей регулировать клапана на импортных автомобилях при помощи специнструмента для ВАЗ, внося определенные изменения в конструкцию приспособления. Также распространена практика использования только одного фиксатора толкателя, который подбирается по размерам. Процедура сводится к тому, чтобы провернуть коленвал до того момента, пока толкатель не «утопит» кулачок распредвала.

Затем вставляется фиксатор, после чего распредвал вращается до того момента, когда кулачок сойдет с шайбы. После извлечения старой шайбы и проверки/замены на новую, распределительный вал снова вращается назад. Отметим, что распредвал нужно вращать при помощи ключа, которым прокручивается шестерня распредвала. Коленвал крутить не следует, так как ремень ГРМ при вращении обязательно нужно нагружать должным образом.

Зачем менять фазы газораспределения?

Качество работы двигателя — его КПД, мощность, крутящий момент и экономичность зависят от многих факторов, в том числе и от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала. Профиль этих кулачков определяет момент и продолжительность открытия (то есть ширину фаз), а также величину хода клапанов.

В большинстве современных двигателей фазы меняться не могут. И работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Дело в том, что характер поведения газов (горючей смеси и выхлопа) в цилиндре, а также во впускном и выпускном трактах меняется в зависимости от режимов работы двигателя. Постоянно изменяется скорость течения, возникают различного рода колебания упругой газовой среды, которые приводят к полезным резонансным или, наоборот, паразитным застойным явлениям. Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Так, например, для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу.

При работе на максимальной мощности ситуация сильно меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов закономерно сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать куда больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить столь непростую задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими. При этом для лучшей продувки цилиндров фазу перекрытия обычно делают тем шире, чем выше обороты.

Так что при разработке и доводке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на сложные компромиссы. вк.ком/v_korche Посудите сами. С одними и теми же фиксированными фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. И плюс ко всему устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным. Вот так задачка!

Но конструкторы такие задачи уже давно щёлкают как семечки и способны при помощи сдвига и изменения ширины фаз газораспределения менять характеристики двигателя до неузнаваемости. Поднять момент? Пожалуйста. Повысить мощность? Не вопрос. Снизить расход? Не проблема. Правда, подчас получается так, что при улучшении одних показателей приходится жертвовать другими.

А что если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя? Запросто. Благо способов для этого придумана масса. Один из них — применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. Наиболее часто такая система устанавливается на впуске. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Но неуёмные инженеры не остановились на этом и разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но и расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами. Например, в тойотовской системе VVTL-i после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении.