Газорозподільний механізм. Призначення та пристрій ГРМ

Газорозподільний механізм. Призначення та пристрій ГРМ

У легковому автомобілі двигун не зможе функціонувати належним чином без чіткої і злагодженої роботи ГРМ. Він відповідає за своєчасний впорск пального в циліндри, а також виводить із системи відпрацьований газ. Ще одна важлива особливість - мітки ГРМ. Потрібно чітко дотримуватися їх, в іншому випадку впорск і випуск газів зіб 'ються.

Цей пристрій має складну конструкцію. ГРМ складається з таких деталей і механізмів: приводні елементи, розподільчий вал і розподільча шестірня, елементи приводу клапана, безпосередньо клапан і пружини, а також напрямні втулки. Робота газорозподільного механізму синхронізується із запалюванням і впорськом.

Розподільчий вал

Робота розподільного валу полягає в тому, щоб відкривати клапани в тому порядку, який необхідний для правильного функціонування двигуна. Для виробництва цих деталей використовують чавун або ж спеціальну сталь. Щоб зменшити знос деталі, її поверхні загартовуються за допомогою струму високої частоти, при цьому вони нагріваються.

Є два місця, в яких може розташовуватися розпредвал. Це або картер двигуна, або головка блоку циліндрів. Також є варіанти двигунів, коли в головці знаходяться відразу два розпередвали (багатоклапані ДВЗ). Обертається розпередвал на спеціальних опорних шийках.

Класифікація двигунів залежно від числа розпредвалів

Залежно від кількості розпредвалів двигуни підрозділюють на подвійні (DOHC - Double Overhead Camshaft) і одинарні (SOHC - Single Overhead Camshaft). Якщо розглядати двигун типу DOHC, то там один розпредвал управляє впускними, а інший - випускними клапанами. У SOHC ці функції виконує один розпредвал.

Привід клапанів виконується за допомогою кулачків, які закріплені на розпредвалі. Їх число безпосередньо залежить від кількості клапанів. Залежно від конструкції двигуна воно може коливатися від двох до п 'яти на один циліндр. Є різні конфігурації клапанів: два впускних і один випускний, по два кожного типу, три впускних і два випускних. Форма ж кулачків відповідає за те, як саме буде відкриватися і закриватися клапан, час його відкриття і висоту підйому.

Привід розпредвала: загальна інформація

Привід розпредвала від колінвала може здійснюватися трьома різними способами: за допомогою ременя (ремінна передача), ланцюга (ланцюгова передача), а якщо конфігурація двигуна передбачає нижнє розташування розпередвалу, то за допомогою зубчастих шестеренок. Найнадійнішим по праву вважається саме ланцюговий привід, але він відрізняється складністю конструкції і високою ціною. Ремінний же привід набагато простіше, але і ресурс роботи у його ременя нижче, а якщо той порветься, наслідки можуть бути плачевними.

Якщо ремінь обривається, то робота розпредвала зупиняється, а колінвал продовжує працювати. Чим це загрожує? Якщо двигун багатоклапаний, то при роботі поршні будуть вдарятися об клапани, які залишаються у відкритому стані. Це може не тільки пошкодити стрижні, а й напрямні втулки. Може навіть зруйнуватися сам поршень. У простих двоклапанних двигунах такої проблеми немає, тому там ремонт обмежується всього лише заміною ременя.

Якщо обривається ремінь газорозподільного механізму на дизельному двигуні, то наслідки будуть ще важчими, ніж на бензиновому. Оскільки камера згоряння знаходиться в поршнях, у клапанів дуже мало місця. Так що якщо клапан зависає у відкритому положенні, то руйнуються на тільки стрижні і втулки, але і розпредвал, підшипники, штовхачі, є високий шанс деформації шатунів. А якщо ремінь обривається на високих обертах, то можна навіть пошкодити блок циліндрів.

Привід газорозподільного механізму: різновиди

Залежно від розташування розпередвалу існує кілька видів приводу ГРМ. Якщо розпредвал має нижнє розташування, то зусилля на клапани передається за допомогою штанг, штанг і коромисел. Якщо ж розпредвал знаходиться вгорі, є три варіанти роботи приводу: коромислами, штовхачами і важелями.

Коромисла також називають рокерами або роликовими важелями, вони виготовляються зі сталі, кріпляться на вісь, яка встановлена в головці циліндра на стійки. Коромисла впираються в кулачки розпредвала, а також впливають на торець стріжня клапана. Для того щоб зменшити тертя під час їх роботи, в отвір запресовують спеціальну втулку.

Якщо розпредвал розташовується над клапанами, то вони приводяться в рух за допомогою важелів. Кулачки розпередвалу впливають на стрижень клапана. Є різновиди ГРМ, в яких ставиться гідрокомпенсатор між важелем і клапаном. Такі екземпляри не потребують регулювання зазору.

У третьому варіанті розпередвал впливає безпосередньо на сам штовхач клапана. Штовхачі бувають механічними, гідро- і роликовими. Перші практично не використовують, оскільки вони занадто галасливі, а також вимагають регулювання зазору. Найпопулярнішим є другий тип, оскільки гідротовкувачі не потребують такого регулювання і працюють на порядок тихіше. Вони діють на основі моторної олії, вона постійно заповнює внутрішні порожнини і таким чином зміщує поршень при появі зазору.

Часто роликові штовхачі використовують у форсованих двигунах, оскільки вони покращують динаміку за рахунок зниження тертя. Вся справа в тому, що при взаємодії кулачок котиться по штовхачеві, а не трется, так як в тому місці розташований ролик.

Клапани

Клапанний розподіл набув найбільшого поширення в силу своєї простоти і високої надійності. Воно дозволяє найбільш ефективно втілювати в життя призначення газорозподільного механізму.

Завдання клапанів - це відкриття впускних і випускних каналів у певний час. Сам клапан має досить просту будову - головка і стрижень. Для впускних і випускних клапанів головки мають різні діаметри. Оскільки випускні при роботі нагріваються набагато більше (оскільки вони контактують з відпрацьованими нагрітими газами), їх роблять з теплостійкої сталі.

На стрижнях у верхній частині є витік для кріплення деталей клапанної пружини. Самі вони виготовлені порожніми, з наповненням з натрію (забезпечується краще охолодження). Стрижні закріплені у втулках, які робляться з металокераміки або чавуну. Втулки, у свою чергу, запресовуються в головки циліндра.

Можливі несправності в ГРМ

Оскільки газорозподільний механізм складається з великої кількості деталей, логічно буде припустити, що існує великий ризик його поломки. Серед найпоширеніших причин можна виділити такі:

- знос підшипників або штовхачів клапана - можна визначити за підвищеним шумом мотора;

- неполадки з гідрокомпенсаторами - проявляються у вигляді стуку при роботі двигуна;

- прогорання клапанів або освіта нагару в системі;

- знос сальників клапана - олія потрапляє в систему і починає згорати в циліндрах;

- знос ременя або ланцюга ГРМ - падає потужність двигуна, він шумить, відбуваються збої у фазах роботи.

Варто сказати, що на сучасних авто ГРМ виконаний досить якісно, це значно підвищує його експлуатаційний термін. Адже якщо, наприклад, взяти газорозподільний механізм ВАЗ 2106, то можна побачити, що він потребував постійного догляду, регулювання клапанів і заміни тих чи інших деталей.

Ознаки, за якими можна визначити, що газорозподільний механізм несправний, - це сторонні звуки у випускному і впускному трубопроводах (бавовни або шум), зменшення компресії, металевий стукіт або падіння потужності двигуна. Поява цих ознак сигналізує про те, що ГРМ несправний і необхідний його ремонт.

Робочий цикл двигуна і ГРМ

За стандартом робочий цикл ДВЗ здійснюється за 2 повороти колінвалу. У цей проміжок часу повинні відкритися і закритися в певній послідовності клапани кожного циліндра. Тому розпредвал завжди обертається повільніше, ніж колінвал. Відповідно, розміри шестерень у цих валів різні (у розпередвала більше). Клапани ж відкриваються залежно від напрямку і руху циліндрів у двигуні. Тобто під час такту впуску впускні клапани відкриті, і навпаки - при випуску вони закриті. Саме з цією метою на шестерні наносяться мітки ГРМ.

Газорозподільні фази

Теорія говорить, що клапани повинні відкриватися в моменти проходження циліндрів через мертві точки. Але оскільки процес інерційний, а також при врахуванні підвищених оборотів колінвалу, цього часу явно недостатньо для впорська суміші та випуску відпрацьованих газів. Тому впускний клапан відкривається ще до того як циліндр займе положення у верхній мертвій точці (з випередженням приблизно 9-24 градуси повороту колінвала), а закриття відбувається під час проходження циліндром нижньої мертвої точки (випередження 51-64 градуси).

Випускний клапан відкривається приблизно за 44-57 градусів до того як циліндр займе положення в нижній мертвій точці. Закривається він приблизно на 13-27 градусах проходження її циліндром.

У процесі роботи двигуна бувають моменти, коли відкриті обидва клапани. Це положення призначене для продування циліндрів свіжою горючою сумішшю з метою їх очищення від зайвих продуктів згоряння. Воно називається перекриттям клапанів.

Моменти, коли відбувається відкриття або закриття клапана щодо мертвих точок, називаються фазами газорозподілу, вони розраховуються в градусах повороту колінвалу.

Ремонт газорозподільного механізму

Природно, що така важлива частина автомобіля, як ГРМ, просто не потерпить недбалого поводження. Звичайно, газорозподільний механізм двигуна - досить надійний вузол, але навіть його можна зламати повністю. Однією з причин поломок може стати неякісний ремонт. Тому варто уважно ставитися до цього.

Що потрібно знати?

Перше, що потрібно знати, перед тим як проводити ремонт газорозподільного механізму своїми руками, - те, що його виконати дуже важко. Для цього потрібні технічні навички, які навряд чи є у звичайного автомобіліста. Також будуть необхідні певні інструменти, які можна знайти далеко не в кожному гаражі. Та й будь-який необережний рух може викликати наслідки, які виявляться набагато гіршими, ніж початкова поломка. Тому завжди варто довіряти ремонт ГРМ свого автомобіля тільки перевіреним фахівцям.

Пристрій газорозподільного механізму такий, що найчастіше в процесі його експлуатації виходять з ладу рухомі частини: клапани, кулачки, розпередвал. Їли пошкодження або несправності не критичні, цілком можна обійтися і без заміни будь-яких деталей. Але якщо вони будуть серйозними, потрібно бути готовим витрачати гроші на покупку і встановлення нових запчастин. Певну суму доведеться також викласти і за саму процедуру ремонту.

Корисні поради

Як і будь-яка інша техніка, автомобіль може працювати довго і безвідмовно, якщо його правильно експлуатувати. І навпаки, недбале поводження з ним тільки збільшить шанс поломок.

Газорозподільний механізм - це одна з найважливіших частин, без яких двигун не зможе функціонувати. Тому турбота про нього - фактор, який не варто втрачати з уваги.

Як же вберегти ГРМ від поломок?

По-перше, завжди потрібно використовувати тільки якісне паливо. Якщо воно буде зі сторонніми домішками, можуть засмітитися виходи клапанів, буде давати перебої двигун. Те ж саме стосується і комплектуючих - браковані запчастини довго не пропрацюють і завдадуть тільки шкоди. Так що завжди варто вибирати для свого авто тільки кращі деталі і витратні матеріали.

Не менш важливий фактор - правильна експлуатація. Не варто піддавати автомобіль перевантаженням, які будуть шкідливими для нього. Перегрів двигуна, робота з несправними вузлами, тривала експлуатація без техобслуговування знижують термін роботи машини і руйнують її вузли і деталі. Тому правилами експлуатації авто також не варто нехтувати.