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

Особенности работы

Клапаны постоянно подвержены воздействиям высокой температуры и давления. Это требует особого внимания к конструкции и материалам данных деталей. Особенно это касается выпускной группы, так как через них выходят горячие газы. Тарелка выпускного клапана в бензиновых двигателях может разогреваться до 800˚С – 900 ˚С, а в дизельных 500˚С – 700˚С. Нагрузка на тарелку впускного в несколько раз ниже, но и она достигает 300˚С, что также немало.

Именно поэтому в их производстве применяются жаропрочные сплавы металлов, содержащие легирующие присадки. Также выпускные клапаны часто имеют полый стержень с натриевым наполнителем. Это делается для лучшей терморегуляции и охлаждения тарелки. Натрий внутри стержня плавится, течет и забирает часть тепла с тарелки и переносит его на стержень. Так можно избежать перегрева детали.

На седле в процессе работы может образоваться нагар. Чтобы избежать этого, применяют конструкции, которые вращают клапан. Седло представляет собой кольцо из высокопрочных стальных сплавов, которое напрессовывается непосредственно на для более плотного контакта.

Также для правильной работы механизма должен соблюдаться регламентированный тепловой зазор. От высоких температур детали расширяются, что может привести к неправильной работе клапана. Зазор выставляется между кулачками распредвала и толкателями путем подбора специальных металлических шайб определенной толщины или самих толкателей (стаканов). Если в двигателе применяются , то зазор регулируется автоматически.

Слишком большой тепловой зазор, будет препятствовать полному открытию клапана, а следовательно, цилиндры будут менее эффективно наполняться свежим зарядом. Маленький зазор (или его отсутствие) не позволит клапанам закрыться до конца, что приведет к их прогару и снижению .

Ремонт распределительного вала

Основными дефектами распределительного вала являются:

1. износ опорных шеек;
2. износ винтовой шестерни привода масляного насоса;
3. износ кулачков;
4. прогиб;
5. 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.

Замена ремня ГРМ своими руками

Здесь мы предлагаем посмотреть фотоотчёт о том, как поменять ремень ГРМ на ВАЗ с 16-клапанным двигателем. Процедура выполняется в такой очерёдности действий:

1. Снять ремень генератора со шкива на коленвале.

2. Снять крышку защитного кожуха ГРМ.

3. Выставить метки шкивов РВ по рискам на кожухе.
4. Снять шкив привода генератора, ещё раз проверить и выставить метки, добавляя к этому и коленвал, после чего можно снимать натяжной ролик, а вслед за ним и ремень.
5. Проверить состояние ремня и роликов.
6. Установить ремень обратно.
7. Установить натяжной ролик.
8. Осуществить натяжение ремня.
9. Окончательно проверить соответствие меток.
10. Произвести пробный пуск двигателя и завершить сборку.

Привод распредвала: общая информация

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

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

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

В каких случаях ГБЦ нуждается в ремонте?

В принципе с головкой блока цилиндров может случиться все что угодно, начиная от поломки мелких деталей и заканчивая появлением трещин в самой структуре головки. Но все эти нюансы мы рассматривать не будем, а остановимся на самых характерных поломках крупных узлов и элементов.

Процесс шлифовки узла ГБЦ

Есть несколько причин, из-за которых происходит поломка и, соответственно, ремонт головки блока цилиндров.

• регулярная езда на перегретом моторе;
• нарушение работы и поломки в системе смазки ДВС (имеется в виду некачественная моторная жидкость, попадание антифриза или топлива в масло);
• износ компонентов в результате отработанного ресурса эксплуатации.

Извините, в настоящее время нет доступных опросов.

В каких же случаях необходим ремонт ГБЦ?

1. Выход из строя распределительного вала или других компонентов, связанных с этим узлом.
2. Выход из строя направляющих втулок.
3. Поломка чугунных блоков цилиндров и появление трещин на головке. В данном случае процесс ремонта в домашних условиях осуществляется исключительно в том случае, когда у вас есть сварочное оборудование и вы умеете им пользоваться.
4. Замена самих цилиндров. На них могут появиться задиры, трещины или цилиндры попросту могли уже «отжить» свой срок.
5. Обрыв клапанов или шатуна. Такие поломки ГБЦ впоследствии могут стать причиной необходимости капитального ремонта мотора.
6. Появление трещин в гильзе. Обычно такая проблема возникает в тех случаях, когда автомобилист или мастер на СТО неправильно затянул винты крепления головки.
7. Пробитая прокладка. Также является одной из наиболее часто встречаемых поломок. Обычно изнашивается по причине отработанного ресурса эксплуатации.

Собственно, это только малая часть причин, по которым необходимо снятие головки блока цилиндров и ее ремонт. Более подробно о наиболее распространенных методах ремонта неисправностей мы расскажем ниже.

Как самостоятельно диагностировать износ ремня ГРМ?

Ременный привод газораспределительного механизма — один из важнейших элементов мотора.

Его обрыв — катастрофа для автомобилиста, поскольку из-за этого может потребоваться капитальный дорогостоящий ремонт двигателя, а то и его полная замена

Именно поэтому так важно контролировать состояние привода, не упуская моментов, когда возможно заменить его на ранних стадиях износа

Особенности диагностики. К сожалению, даже визуально, превосходное состояние ГРМ не гарантирует, что однажды он не оборвется в результате, например, заклинивших роликов. Но профилактический контроль, безусловно, необходим. Он позволяет вовремя выявить проблему и устранить ее заменой ремня

Уделять этому внимание следует каждые 3-5 тысяч километров пробега. После 50-70 тысяч километров (точные цифры зависят от модификации двигателя и стиля вождения транспортного средства), ремень ГРМ однозначно требуется заменять на новое изделие

И для диагностики износа ремня ГРМ не требуется посещать сервис — практически во всех современных двигателях ремень можно внимательно осмотреть, не прибегая ко вскрытию мотора и демонтажу привода газораспределительного механизма.

Как определить износ ремня ГРМ. Легче всегда диагностировать состояние ремня при поперечном расположении двигателя, когда привод находится в левой части мотора. Тогда как при продольном расположении — он находится за мотором, что значительно затрудняет визуальную оценку. Никаких особых инструментов диагностика не требует — достаточно простого фонарика.

Если ремень выглядит «лохматым» — это указывает на предельную степень износа и эксплуатировать авто до его замены строго противопоказано. Следует поторопиться заменить ремень и при гораздо меньших повреждениях — трещинках, изломах и расслоениях. Даже если их размер не превышает нескольких миллиметров — в любой момент под нагрузками работающего двигателя они могут увеличиться и все закончится разрывом ремня. Причем, не имеет значения, новый это ремень или старый.

Внимательно осматривать нужно не только наружную, но и внутреннею поверхность ремня, повреждения на которой можно обнаружить даже с большей вероятностью — ведь она постоянно подвергается воздействию металлических зубьев роликов и натяжителей.

На ремне не должно быть никаких следов грязи и технических жидкостей — это может казаться мелочью, но это же негативно влияет на долговечность детали

Посторонние вещества попадают на ремень через защитный кожух, но обратить внимание требуется на мотор — где-то в нем нужен ремонт для устранения протечек

Вывод

Важно подчеркнуть серьезность ситуации, когда ременный привод перескакивает на один зубец, в результате чего сбивается и дестабилизируется работа мотора. Обнаружив это, необходимо обратиться в сервис для полной замены в сборе конструкции газораспределительного механизма

Игнорирование неисправности может однажды обернуться клином двигателя, что естественно, повлечет капитальный и куда как более дорогостоящий ремонт.

Специалисты объяснили, почему аренда автомобиля стала выгоднее покупки

Смотреть все фото новости >>

Устройство газораспределительного механизма

Газораспределительный механизм состоит из следующих элементов:

1. Распределительный вал — изготовляется из чугуна или стали — в задачу которого входит открывание/закрывание клапанов газораспределительного механизма при работе цилиндров. Он монтируется в картере, который перекрывает крышка газораспределительного механизма, или в головке блока цилиндра. При вращении вала на цилиндрических шейках происходит воздействие на клапан. На него воздействуют кулачки, расположенные на распределительном валу. На каждый клапан воздействует свой кулачек.
2. Толкатели, изготовленные также из чугуна или стали. В их задачу входит передача усилия от кулачков на клапаны.
3. Клапаны впускные и выпускные. В их задачу входит подача топливно-воздушное смеси в камеру сгорания и удаления отработочных газов. Клапан представляет из себя стержень с плоской головкой. Основным отличием впускных и выпускных клапанов является диаметр головки. Впускной состоит из стали с хромированным покрытием, а выпускной — из жаропрочной стали. Клапанный стержень изготавливается в виде цилиндра с канавкой, необходимой для фиксирования пружины. Клапана двигаются только по направлению ко втулкам. Чтоб масло не попадало в камеру сгорания цилиндра, производят установку уплотнительного колпачка. Его изготавливают из маслостойкой резины. На каждый клапан крепятся внутренняя и наружная пружина, для крепления используют шайбы, тарелки.
4. Штанги. Они необходимы для передачи усилия от толкателей к коромыслу.
5. Привод газораспределительного механизма. Он передает вращение коленвала на распредвал и тем самым приводит его в движения, причем движется он со скоростью в 2 раза меньше, чем скорость коленвала. На 2 вращения коленвала распредвал делает 1 вращение — это и называется рабочим циклом, при котором происходит 1 открытие клапанов.

Схема устройства ГРМ

Таково устройство ГРМ и общая схема газораспределительного механизма. Теперь следует разобраться, каков принцип работы газораспределительного механизма.

Обслуживание

При обслуживании ДВС необходимо знать марку топлива, какое масло надо заливать, сколько масла необходимо для данной конструкции. Также необходимо знать ресурс двигателя вашего авто, наличие ремня ГРМ.

Заменяют масло в двигателе 2 способами:

1. С промывкой двигателя. При этом после сливания жидкости надо добавить в мотор промывочную жидкость или то масло, которое будут заливать. Затем включить ДВС. Он должен работать 10 минут. Потом сливают масло.
2. Без промывки двигателя. После того как сольют старое масло, сразу заливается новое.

Рассмотрим порядок замены масла. Для этого будут нужны:

• емкость 4 л;
• ключ на 17;
• съемник масляного фильтра.

Ставят автомобиль на смотровую яму. С горловины масла снимают крышку. В результате этого жидкость будет легче выливаться, потому что в верхней части двигателя не образуется вакуум. Потом снимают пробку поддона картера.

Сливают масло. При этом нельзя допускать, чтобы горячая жидкость попала на кожу. Слив продолжается 10 минут. Когда меняют масло в двигателе 21124 на другую марку масла, то необходима промывка мотора.

С этой целью заливают промывочную жидкость до нижней отметки щупа. Включают двигатель. 10 минут он функционирует на холостых оборотах. Сливают жидкость.

При замене смазки необходимо заменить и фильтр. Откручивают крышку головки масляного фильтра при помощи отвертки или съемником. Прежде чем поставить новый фильтр, в него заливают наполовину масло, смазывают уплотнительное кольцо, что позволит предотвратить воздушные пробки.

Заворачивают на картере сливную пробку. Потом ставят масляный фильтр. После этого осуществляют контроль объема смазки при помощи щупа. Чтобы предотвратить перелив масла, его нужно заливать медленно и контролировать уровень. Потом закручивают пробку, возвращают на свое место щуп. Включают мотор. Когда потухнет контрольная лампочка давления масла, двигатель остановится. Проверяют уровень масла. Если необходимо, его нужно долить.

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

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.