D6ca двигатель схема механизм газораспределения

Запасные части двигателя Д6 из этого руководства можно приобрести со склада или заказать, связавшись с нами любым удобным способом (см.»Контакты»)

Механизм газораспределения дизеля Д6

Устройство клапанного механизма. В каждом цилиндре расположены два впускных / (фиг. 15) и два выпускных 2 клапана. В клапаны ввинчиваются тарели 6, на верхнюю полированную поверхность которых непосредственно действуют кулачки распределительных валов.

Путем ввертывания или вывертывания тарели изменяется зазор между тарелью и затылком кулачка. Закрытие каждого клапана осуществляется двумя сооснымн пружинами 1 и 5. Пружины прижимают зубцы замка 3. сидящего на шлицах клапана, к зубцам, имеющимся под тарелью, и этим предохраняют тарель от проворачивания относительно клапана.

Крайние витки наружной пружины отогнуты в виде усиков, входящих в углубление на головке и в прорезь на замке клапанной тарели. Это предохраняет клапаны от проворачивания, что предотвращает значительный износ кулачков распределительных валов. Клапаны, тарели и замки изготовлены из качественной стали, а выпускные клапаны — из жаростойкой качественной стали.

Выпускные клапаны имеют меньший диаметр грибка, чем впускные.

Распределительных валов два: впуска 1 (фиг. 16) и выпуска 2. С левой стороны головки (от передачи) расположен вал впуска. Распределительные валы изготовлены из качественной углеродистой стали. Каждый вал имеет семь опорных шеек и двенадцать кулачков.

Валы выполнены полыми — для подвода масла к подшипникам и тарелям клапанов. В каждой шейке и в каждом кулачке имеются радиальные отверстия для выхода масла. На первой и седьмой опорных шейках сделано по два отверстия, а на остальных шейках и на всех кулачках — по одному.

Отверстие на кулачке расположено так, что масло попадает на тарель до соприкосновения с ней кулачка. Профили всех кулачков одинаковы.

Внутри переднего и заднего концов каждого пала нарезана резьба для заглушек. После завертывания заглушки стопорятся разрезными пружинными кольцами, входящими в специальные кольцевые канавки. Заглушка 10 переднего конца вала впуска заканчивается плоским хвостовиком для соединения с валиком датчика тахометра.

В заглушке просверлено отверстие дня прохода масла к механизму привода датчика тахометра. На передний конец вала впуска посажены: регулировочное кольцо 9, служащее для регулирования зазора в конической паре привода, и изготовленные в виде одной детали цилиндрическая и коническая шестерни 4.

На передний конец вала выпуска посажена цилиндрическая шестерня. Эти шестерни имеют внутренние мелкие шлицы (41 шлиц).Шестерни соединяются с распределительными валами посредством стальных регулировочных втулок 11, имеющих по сорок одному наружному шлицу и по десять внутренних шлицев.

Соответственно по 10 шлиц имеет снаружи за упорным буртиком передний конец каждого вала. Регулировочные втулки посредством разрезных кольцевых замков 8 подвижно соединяются с фасонными ганками 6 (имеющими центральное отверстие для выхода хвостовика заглушки 10) и 13.

Для разобщения регулировочных втулок и гаек на втулках просверлены радиальные отверстия, позволяющие сжать кольцевые разрезные замки. Гайки ввертываются в передние торцы распределительных валов и стопорятся относительно регулировочных втулок пружинными замками 7.

Подвижное соединение регулировочных втулок с гайками позволяет вводить в зацепление и выводить из зацепления регулировочные втулки с шестернями и распределительными валами поворачиванием гаек и резьбе валов.

Цилиндрические шестерни находятся во взаимном зацеплении, а коническая шестерня входит в зацепление с валиком привода газораспределения.

Впускной и выпускной коллекторы. По боковым сторонам головки крепятся на шпильках штампованные стальные впускной и выпускной коллекторы. Впускной коллектор имеет бонки для крепления щитка управления. Горловина впускного коллектора либо соединена с воздухофильтром, либо к ней присоединен защитный колпак. Выпускной коллектор заканчивается фланцем для присоединения выпускной трубы.

Воздухофильтр (фиг. 17), предназначенный для очистки воздуха, поступающего в цилиндры дизеля от содержащейся в нем пыли, состоит из головки 1, корпуса 10 и бункера 9.

В головке помещены кассеты 4, заполненные проволочной канителью 12, а для фиксирования кассет с канителью служат cтопорные кольца и ушки-защелки, не видные на фигуре.

Проволочная канитель увлажнена маслом, и проходящий через нее воздух освобождается от мельчайших частиц пыли, прилипающих к маслу (контактная очистка).

В корпусе воздухофильтра расположены: карман-приемник 5, семь пылесбрасывающих конусов 7 и семь цилиндрических труб 6 с направляющим аппаратом, очищающих воздух от крупных частиц пыли (предварительная очистка) инерционным способом.

Воздух, поступающий в воздухофильтр через карман- приемник корпуса, движется сперва по направляющим спиралям в сторону бункера 9, а затем резко изменяет направление и устремляется из пылесбрасывающих конусов 7 через цилиндрические трубы 6 к головке.

При этом из воздуха выпадают крупные частицы пыли, для которых бункер 9 служит сборником.

Бункер с корпусом, корпус с головкой и головка с патрубком впускного коллектора дизеля соединяются откидными стяжными болтами 11.

Для уплотнения мест соединения между фланцами головки и патрубка помещена резиновая прокладка, a в местах стыков бункера с корпусом и корпуса с головкой имеются войлочные кольца 2 и 8.

При сборке воздухофильтра войлочные кольца должны быть обязательно смазаны солидолом, а стяжные болты — надежно завернуты, без перекосов.

Необходимо также следить, чтобы войлочные кольца были ровно уложены в свои гнезда. Всякие помятости и трещины поверхностей, опирающихся на войлочные кольца, помятости на корпусе, аппарате инерционной очистки и головке недопустимы. Воздухофильтр крепится к дизелю при помощи кронштейнов и хомутов, поставляемых с ним.

ПЕРЕДАЧА К РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМ ВАЛАМ И АГРЕГАТАМ

Механизм передачи вращения от коленчатого вала к распределительным валам (фиг.

18) состоит из следующих основных деталей: наклонного валика привода топливного насоса, шестерни валика привода топливного насоса, горизонтального валика привода топливного насоса, валика привода газораспределения, шестерни валика привода газораспределения, наклонного валика привода генератора, шестерни валика привода генератора, горизонтального валика привода генератора, нижнего вертикального валика привода водяного, масляного и топливоподкачивающего насосов.

Валики и шестерни передачи стальные, зубья шестерен и трущиеся поверхности цементированы. Корпусы и подшипники передачи отлиты из алюминиевого сплава. Регулирование зазоров между зубьями конических шестерен осуществляется при помощи регулировочных шайб. Передача к топливному насосу.

Наклонный валик 2 привода топливного насоса (фиг. 19) обеспечивает передачу вращения от коленчатого вала валику привода газораспределения, а также горизонтальному валику привода топливного насоса.

Вместе с подшипником 1 валик 2 вставлен в отверстие, расточенное слева в верхней части картера.

В валике имеется несквозное осевое отверстие, закрытое снизу заглушкой, два радиальных отверстия на нижней шейке для подвода масла к осевому отверстию и два радиальных отверстия на верхней шейке для подвода масла к верхней шейке валика и дальше к другим узлам передачи и газораспределения.

Нижняя часть валика выполнена, в виде конической шестерни, сцепляющейся с конической шестерней коленчатого вала, а средняя часть валика —в виде конической шестерни, сцепляющейся с шестерней валика привода газораспределения.

На верхнем конце валика, на шлицах, насажена и законтрена шестерня 3, находящаяся в зацеплении с шестерней горизонтального валика 11 привода топливного насоса. Подшипник 1 наклонного валика вместе с корпусом 9 привода крепится к картеру.

Через отверстие во фланце подшипника, совпадающее с отверстием в корпусе привода топливного насоса проходит жиклер, подводящий смазку к горизонтальному валику привода топливного насоса.

  В нижней части подшипника имеется наружная сегментная выфрезеровка, отверстие и внутренняя кольцевая расточка, по которым масло поступает к нижней шейке валика и внутрь валика, в его осевой канал.

  В верхней части расточки подшипника расположена масляная полость, соединенная отверстиями с наружной круговой выточкой, через которую масло поступает к жиклеру для смазки горизонтального валика привода топливного насоса и к другим узлам передачи.

  Средняя часть подшипника имеет боковые выемы, наличие которых обеспечивает зацепление шестерен для передачи вращения валику привода газораспределения.  В верхней части подшипника имеются выполненные в литье вертикальные каналы для слива масла в картер (на фиг. 19 один из каналов изображен пунктиром).

  Для слива в картер масла просочившегося между гнездом и подшипником, служит наружная кольцевая проточка с отверстиями в верхней части подшипника.  Корпус 9 привода топливного насоса имеет фланец с завернутыми в него шпильками для крепления корпуса воздухораспределителя.  Отверстие в корпусе 9 служит подшипником для валика11.  В торце левого конца горизонтального валика сделан выступ с прорезью, в которую входит хвостовик валика воздухораспределителя.  На фиг. 19 сверху показан подвод масла к шестеренчатой пере- Даче и к корпусу воздухораспределителя, а также видны уплотнительное устройство (маслосгонная резьба, сальник) и горизонтальный канал для стока масла.

Противоположный конец валика имеет мелкие шлицы для соединения с муфтой привода топливного насоса. Передача к генератору осуществляется при помощи наклонного валика 2 (фиг. 20), нижний конец которого выполнен в виде конической шестерни, сцепленной с шестерней коленчатого вала.

От наклонного валика через верхнюю коническую шестерню 4 вращение передается горизонтальному валику 6. В расточенный прилив верхней части картера валик 2 вставлен вместе с подшипником 1. Подшипник имеет квадратный фланец с четырьмя отверстиями для крепления к картеру и одним — для контрольного штифта.

Внутри подшипника расточены две опоры валика. Между опорами находится полость для масла.

На верхнем наружном пояске подшипника имеется радиальное отверстие для подвода масла в полость подшипника и кольцевая проточка с двумя отверстиями для слива в картер масла, просочившегося между картером и подшипником 1.

На верхнем торце и нижнем поясе подшипника имеются выполненные в литье каналы для слива масла в картер. Под фланец подшипника подложены бумажные прокладки для уплотнения. Вместе с подшипником 1 к картеру прикреплен шпильками корпус привода генератора.

Маслосгонная нарезка на валике препятствует просачиванию масла через сальник.

На фиг. 20 виден подвод масла к поверхностям трения. Передача к распределительным валам осуществляется при помощи шестерни привода 1 (фиг. 21), находящейся в зацеплении со средней конической шестерней наклонного валика привода топливного насоса, и валика 3.

Заодно с валиком 6 выполнена ведомая коническая шестерня. Крышка 8 корпуса привода генератора является передней опорой горизонтального валика 6 и одновременно кронштейном для крепления датчика электротахометра. Между корпусом и крышкой проложена уплотняющая прокладка.

Шестерня 1 вместе с подшипником 2 вставлена в гнездо верхней части картера.

Фланец подшипника посредством шпилек крепится к картеру. Под фланец подложены прокладки: бумажные — уплотняющие и стальная — регулировочная. На фланце сделана выемка для захода фиксирующего штифта.

На посадочной цилиндрической поверхности подшипника имеется кольцевая канавка с радиальными отверстиями для подачи смазки к шейке шестерни.

Кольцевая канавка с двумя отверстиями, расположенная выше, служит для стока в картер через вертикальные каналы просочившегося масла.

Шестерня своим торцом упирается в торец подшипника. При установке шестерня удерживается в этом положении стопорным разрезным кольцом. В верхней части хвостовик шестерня имеет внутренние шлицы, при помощи которых шестерня соединена с валиком 3. На верхнем конце валика имеется коническая шестерня, под торец которой подложена регулировочная шайба.

Валик закрыт стальным кожухом 7, завернутым в коробку валика привода газораспределения. Нижняя часть валика входит в чугунный стакан 4. Соединение кожуха и стакана уплотняется резиновым кольцом 5. зажимаемым ганкой 6. Передача к агрегатам, расположенным на нижней части картера.

К водяному, масляному и топливоподкачивающему насосам вращение передается от коленчатого вала через нижний вертикальный валик 5 (фиг. 22), верхний конец которого выполнен в виде конической шестерни, сцепляющейся с шестерней коленчатого вала. Валик вращается в бронзовых втулках, запрессованных в нижнюю часть картера.

Нижним шлицованным концом валик входит в хвостовик шестерни 4, а в паз шестерни входит кулачок валика водяного насоса. Шестерня 4 сцеплена с паразитной шестерней 6 привода масляного насоса 9, вращающейся на шариковом подшипнике. Подшипник посажен на ось 7, закрепленную в нижней части картера.

Через цилиндрическую шестерню 2, в которую запрессована коническая шестерня 10, вращение передается конической шестерне валика топливоподкачиваюшего насоса.

Привод датчика электротахометра устанавливается на торце крышки головки дизеля. Направление вращения ведомого валика 6 (фиг. 23) против часовой стрелки, если смотреть со стороны подсоединения гибкого вала; гибкий вал вращается вдвое медленнее коленчатого вала.

Основными деталями привода датчика электротахометра являются: корпус привода, сухарь, ведущая коническая шестерня, валик привода к гибкому валу, подшипник валика привода и пробка. Ведущая коническая шестерня 3 привода имеет хвостовик с отверстием.

К хвостовику крепится сухарь 1, своей прорезью соединяющийся с заглушкой, завернутой в распределительный вал впуска. Валик 6 привода гибкого вала коротким концом вставлен в подшипник 4. Второй длинный его конец имеет маслосгонную нарезку и хвостовик для присоединения гибкого вала.

Под пробку 5 и подшипник подложены уплотняющие бумажные прокладки.

Классификация, устройство и принцип работы ГРМ двигателя

Газораспределительный механизм (ГРМ) представляет собой совокупность деталей и узлов, обеспечивающих открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя в определенный момент времени.

Основная задача ГРМ заключается в своевременной подаче топливовоздушной смеси или топлива (это зависит от типа мотора) в камеру сгорания и выпуск отработавших газов.

Для реализации этой задачи слажено работает целый комплекс механизмов, часть из которых управляется при помощи электроники.

Устройство газораспределительного механизма

В современных моторах газораспределительный механизм располагается в головке блока цилиндров двигателя. В его состав входят следующие основные элементы:

1. Распределительный вал. Это сложная по конструкции деталь, которая изготавливается из прочной стали или чугуна с высокой точностью обработки. В зависимости от конструкции ГРМ распредвал может устанавливаться в головке блока цилиндров или в картере двигателя (такая компоновка сейчас не применяется). Это основная деталь, которая отвечает за последовательное открытие и закрытие клапанов.Распределительный вал

   На валу имеются опорные шейки и кулачки, которые и толкают стержень клапана или коромысло. Форма кулачка имеет строго определенную геометрию, поскольку от этого зависит длительность и степень открытия клапана. Также кулачки выполнены разнонаправленными, чтобы обеспечивать попеременную работу цилиндров.

2. Привод. Крутящий момент от коленчатого вала передается через привод на распределительный вал. Привод бывает разным в зависимости от конструктивного решения. Шестерня коленвала в два раза меньше шестерни распредвала. Таким образом, коленчатый вал вращается в два раза быстрее. В зависимости от типа привода в его состав входят:
   • цепь или ремень;
   • шестерни валов;
   • натяжитель (натяжной ролик);
   • успокоитель и башмак.
3. Впускные и выпускные клапаны. Они расположены в головке блока цилиндров и представляют собой стержни с плоской головкой на одном конце, которая называется тарелкой. Впускные и выпускные клапаны отличаются по конструкции. Впускной изготавливается цельной деталью. Также он имеет больший диаметр тарелки для обеспечения лучшего наполнения цилиндра свежим зарядом. Выпускной часто изготавливают из жаропрочной стали и с полым стержнем для лучшего охлаждения, так как в работе он подвергается более высоким температурам. Внутри полости находится натриевый наполнитель, который легко плавится и отводит часть тепла от тарелки к стержню.Впускные и выпускные клапаны с пружинами

   На тарелках клапанов сделаны специальные фаски, которые обеспечивают более плотное прилегание к отверстиям в головке блока цилиндров. Это место называется седлом. Кроме самих клапанов, в механизме предусмотрены дополнительные элементы, обеспечивающие его правильную работу:

   • Пружины. Возвращают клапаны в исходное положение после нажатия.
   • Маслосъемные колпачки. Представляют собой специальные уплотнители, которые не допускают попадания масла в камеру сгорания по стержню клапана.
   • Направляющая втулка. Устанавливается в корпус ГБЦ и обеспечивает точное движение клапана.
   • Сухари. С их помощью пружина крепится на стержне клапана.
4. Толкатели. Через толкатели передается усилие от кулачка распредвала на стержень. Изготавливаются из высокопрочной стали. Они бывают разных видов (механические (стаканы), роликовые, гидрокомпенсаторы). Тепловой зазор между механическими толкателями и кулачками распредвала регулируется вручную. Гидрокомпенсаторы или гидротолкатели автоматически поддерживают нужный тепловой зазор и не требуют регулировки.
5. Коромысло или рычаги. Простое коромысло представляет собой двуплечный рычаг, который совершает качательные движения. В различной компоновке коромысла могут работать по-разному.Коромысло
6. Системы изменения фаз газораспределения. Данные системы устанавливаются не на все двигатели. Более подробно про устройство и принцип работы CVVT можно прочитать в отдельной статье на нашем сайте.

Принцип работы

Работу газораспределительного механизма сложно рассматривать отдельно, в отрыве от рабочего цикла двигателя. Ведь его основная задача – это вовремя открыть и закрыть клапана на определенный промежуток времени. Соответственно на такте впуска открываются впускные, а на такте выпуска – выпускные. То есть фактически механизм должен реализовывать рассчитанные фазы газораспределения.

Технически это происходит следующим образом:

1. Коленчатый вал передает крутящий момент посредством привода на распределительный.
2. Кулачок на распределительном валу нажимает на толкатель или коромысло.
3. Клапан перемещается внутрь камеры сгорания, открывая доступ свежему заряду или отработавшим газам.
4. После того как кулачок проходит активную фазу воздействия, клапан возвращается на место под действием пружины.

Стоит также отметить, что за полный рабочий цикл распредвал совершает 2 оборота, попеременно открывая клапана в каждом цилиндре, в зависимости от порядка их работы. То есть, например, при схеме работы 1-3-4-2 в один и тот же момент времени в первом цилиндре будут открыты впускные клапаны, а в четвертом выпускные. Во втором и третьем клапаны будут закрыты.

Классификация или типы ГРМ

Двигатели могут иметь различную компоновку газораспределительного механизма. Рассмотрим следующую классификацию.

По расположению распределительного вала

Существуют два типа положения распредвала:

При нижнем расположении распредвал находится в блоке цилиндров рядом с коленчатым валом. Усилие от кулачков передается через толкатели на коромысла, при этом применяются специальные штанги.

Они представляют собой длинные стержни и связывают толкатели внизу с коромыслами наверху. Нижнее расположение считается не самым удачным, но имеет и свои плюсы. В частности, более надежное соединение распредвала с коленвалом.

Данный тип расположения на современных моторах не применяется.

Нижнее расположение распредвала и устройство ГРМ

При верхнем положении распредвал находится в головке блока цилиндров (ГБЦ) непосредственно над клапанами. При таком положении могут быть реализованы различные варианты воздействия на клапаны: через толкатели, коромысла или рычаги. Такая конструкция более простая, надежная и компактная. Верхнее положение распредвала получило более широкое распространение.

По количеству распределительных валов

На рядных двигателях могут быть установлены один или два распределительных вала.

Моторы с одним распредвалом имеют аббревиатуру SOHC (Single Overhead Camshaft), а с двумя – DOHC (Double Overhead Camshaft).

Один вал отвечает за открытие впускных, а другой за открытие выпускных клапанов. В двигателях c V-образной компоновкой используются четыре распредвала, по два на каждый ряд цилиндров.

По количеству клапанов

От количества клапанов на один цилиндр будет зависеть форма распредвала и количество кулачков на нем. Клапанов может быть два, три, четыре или пять.

Самый простой вариант с двумя клапанами: один работает на впуск, другой на выпуск. В трехклапаном двигателе два работают на впуск и один на выпуск. При четырех клапанах: два на впуск и два на выпуск. Пять клапанов: три на впуск и два на выпуск.

Чем больше клапанов на впуске, тем больше объем поступающей топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Повышается мощность и динамика двигателя. Сделать больше пяти не позволят размер камеры сгорания и форма распредвала.

Наиболее часто встречается схема с четырьмя клапанами на цилиндр.

По типу привода

Различают три типа привода распределительного вала:

1. Шестеренчатый. Данный привод возможен только при нижнем положении распредвала в блоке цилиндров. Коленвал и распредвал имеют зубчатый привод через шестерни (звездочки). Главное преимущество такого привода – надежность. При верхнем положении распредвала в ГБЦ применяется цепной и ременный привод.
2. Цепной. Этот привод считается более надежным. Но использование цепи требует особых условий. Для гашения колебаний устанавливаются успокоители, а натяжение цепи регулируется натяжителями. В зависимости от количества валов могут применяться несколько цепей.

   Ресурса цепи хватает в среднем на 150-200 тысяч километров пробега.

   Главной проблемой цепного привода считается поломка натяжителей, успокоителей или разрыв самой цепи. При плохом натяжении цепь может перескакивать между зубьев в ходе работы, что приводит к нарушению фаз газораспределения.

   Ременный и цепной приводы ГРМ

   Автоматически регулировать натяжение цепи помогают гидронатяжители. Они представляют собой поршни, которые давят на так называемый башмак. Башмак прилегает непосредственно к цепи. Он представляет собой изогнутую дугой деталь со специальным покрытием. Внутри гидронатяжителя находится плунжер, пружина и рабочая полость для масла.

   Масло поступает в натяжитель и выталкивает цилиндр до нужного уровня. Клапан закрывает масляный канал, и поршень постоянно поддерживает нужное натяжение цепи. По похожему принципу работают гидрокомпенсаторы в ГРМ. Успокоитель цепи гасит остаточные колебания, которые не погасил башмак. Так достигается оптимальная и точная работа цепного привода.

   Самые большие неприятности может принести разрыв цепи.

   Распредвал прекращает вращение, а коленвал продолжает крутиться и двигать поршни. Днища поршней ударяются о тарелки клапанов, что приводит к их деформации. В самых тяжелых случаях может быть поврежден и блок цилиндров. Чтобы такого не произошло, иногда применяются двухрядные цепи. При обрыве одной другая продолжит работу. Водитель без последствий исправит ситуацию.

3. Ременный. Ременный привод не требует смазки, в отличие от цепного.

   Ресурс ремня также ограничен и в среднем он равен 60-80 тысячам километров пробега.

   Для лучшего сцепления и надежности используются зубчатые ремни. Такой привод более прост. Разрыв ремня при работающем двигателе приведет к тем же последствиям, что и при разрыве цепи. Главными преимуществами ременного привода является простота эксплуатации и замены, дешевизна и бесшумная работа.

От правильной работы всего газораспределительного механизма зависит работа двигателя, его динамика и мощность. Чем больше количество и объем цилиндров, тем сложнее будет устройство ГРМ. Каждому водителю важно понимать устройство механизма, чтобы вовремя заметить неисправность.

(6

Схема устройства и работа механизма газораспределения

В четырехтактных двигателях применяют клапанный механизм газораспределения, служащий для своевременной подачи в цилиндры воздуха (в дизелях) или горючей смеси (в карбюраторных двигателях) и для выпуска из цилиндров отработавших газов.

Клапаны в определенные моменты открывают и закрывают впускные и выпускные каналы головки цилиндров, т.е. обеспечивают сообщение цилиндров двигателя с впускным и выпускным трубопроводами.

В изучаемых двигателях используют механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и нижним положением распределительного вала.

Рис. Схема механизма газораспределения: 1 — ось коромысел; 2 — регулировочный винт; 3 — контргайка; 4 — стойка; 5 — штанга; 6 — толкатель; 7 — распределительный вал; 8 — шестерня распределительного вала; 9 — шестерня коленчатого вала; 10 — промежуточная шестерня; 11 — поршень; 12 — клапан; 13 — головка цилиндров; 14 — направляющая втулка; 15 — пружина клапана; 16 — коромысло

Механизм газораспределения состоит из:

• впускных и выпускных клапанов с пружинами
• передаточных деталей от распределительного вала к клапанам
• распределительного вала
• шестерни

Механизм работает следующим образом: коленчатый вал с помощью шестерен вращает распределительный вал 7, каждый кулачок которого, набегая на толкатель 6, поднимает его вместе со штангой 5.

Последняя, в свою очередь, поднимает один конец коромысла 16, при этом другой конец, двигаясь вниз, давит на клапан 12. Клапан опускается и сжимает пружину 15.

Когда кулачок распределительного вала 7 сходит с толкателя 6, штанга 5 и толкатель опускаются, а клапан 12 под действием пружины «садится в седло» и плотно закрывает отверстие канала.

Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов и заполнения их свежим воздухом или горючей смесью клапаны открыты дольше, чем в простейшем двигателе. От степени наполнения цилиндров «свежим зарядом» и степени очистки их от отработавших газов во многом зависит мощность двигателя.

Для того чтобы в цилиндры двигателя поступило больше воздуха или горючей смеси, впускные клапаны должны открываться с опережением, т.е. до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ).

При большой частоте вращения коленчатого вала такт впуска повторяется часто, поэтому во впускном трубопроводе создается разрежение и воздух поступает в цилиндры двигателя, несмотря на то, что поршень некоторое время движется вверх.

Поступление воздуха в цилиндры через открытый клапан продолжается по инерции и после того, как поршень пройдет нижнюю мертвую точку (НМТ). Впускной клапан закрывается с некоторым запаздыванием.

Периоды от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в угловых градусах поворота коленчатого вала, называют «фазами газораспределения». Их можно изобразить в виде таблицы, либо в виде круговой диаграммы, как, например, на рисунке. За счет опережения открытия и запаздывания закрытия впускного клапана период впуска воздуха у двигателя ЗМЗ-53 продлевается от 180 до 268°.

Рис. Диаграмма фаз газораспределения двигателя ЗМЗ-53

После закрытия впускного клапана происходят сжатие смеси и рабочий ход поршня. Выпуск отработавших газов из цилиндра, или открытие выпускного клапана, начинается до прихода поршня в НТМ, за 50° по углу поворота коленчатого вала. Выпускной клапан закрывается после прохода поршнем ВМТ. Продолжительность открытия выпускного клапана по углу поворота коленчатого вала составляет 252°.

В конце такта выпуска и начале такта впуска оба клапана некоторое время открыты одновременно, что соответствует 46 по углу поворота коленчатого вала. Такое угловое перекрытие тактов клапанов способствует лучшей очистке цилиндра от отработавших газов в результате его продувки свежим воздухом.

Моменты открытия и закрытия клапанов у каждого двигателя различны и зависят от профиля кулачков распределительного вала, а также от величины зазоров между клапанами и коромыслами.

Как устроен газораспределительный механизм

Одной из важнейших систем автомобиля с двигателем внутреннего сгорания является газораспределительный механизм (сокр. ГРМ). Именно он отвечает за своевременный впрыск топлива и выпуск отработавших газов.

Разумеется, автомобильные концерны не раз экспериментировали с данной системой и реализовывали различные схемы, однако общее число ее комплектующих оставалось примерно одинаковым. В данном материале Avto.

pro разберется в принципе работы ГРМ, его устройстве и наиболее часто встречающихся неисправностях.

Как это устроено

В тандеме с ГРМ работает пара валов: коленчатый и распределительный. Они должны двигаться синхронно, что гарантирует своевременное открытие и закрытие т.н. впускных и выпускных клапанов на некоторый промежуток времени. Нет смысла рассматривать работу механизма, не изучив рабочий цикл двигателя. Вот как это реализовано технически:

• Посредством привода крутящий момент передается от коленчатого вала к распределительному;
• Кулачок распределительного вала входит в контакт с толкателем и нажимает на него;
• Одновременно с этим клапан начинает свое перемещение внутрь камеры сгорания, давая топливовоздушной смеси проникнуть внутрь или же выйти отработавшим газам;
• Кулачок прекращает нажимать на толкатель и пружина возвращает клапан на место.

На протяжении одного рабочего цикла происходит попеременное открытие клапанов в каждом из цилиндров. Порядок открытия зависит от схемы работы и типа двигателя. К примеру, если реализована схема 1-3-4-2, то одновременно будут открыты впускные клапаны в первом цилиндре, а в четвертом только выпускные, тем временем как во втором и третьем клапаны продолжать перекрывать цилиндры.

Подробнее об устройстве механизма

Основные элементы ГРМ выполнены из закаленной стали или же чугуна. Выделяет лишь ремень привода, который ранее изготавливался из хлоропренового каучука, а сегодня из синтетического каучука или других смесей с синтетической основой. К элементам газораспределительного механизма относят:

• Распределительный вал;
• Привод;
• Штанги;
• Толкатели;
• Клапаны;
• Коромысла (рокеры);
• Опционально: гидрокомпенсаторы.

Ранее мы рассказали автолюбителям об особенностях распределительных валов в данном материале. Рекомендуем изучит его, если вы хотите лучше разобраться в тонкостях устройства двигателя внутреннего сгорания. Если вкратце, то именно вращение распределительного определяет моменты открытия и закрытия клапанов.

Вал имеет опорные шейки и кулачки. Форма последних сильно влияет на работу ГРМ, а истирание кулачков может привести к нарушению работоспособности двигателя. На торце распредвала может увидеть звездочку для цепи привода или шкив, на который одевается приводной ремень.

Сам вал надежно фиксируется на подшипниках и имеет дополнительный упорный фланец.

Вращение распределительному валу передает коленчатый вал через промежуточный элемент, называемый приводом. Он бывает шестеренчатым (не слишком распространен), ременным и цепным. Заметьте, что распредвал вращается с вдвое меньшей скоростью, чем коленвал.

Это возможно благодаря геометрии звездочки или шкива (передаточное число удваивается). Привод ГРМ нуждается в регулярном обслуживании и замене цепи/ремня, который иногда относят к категории автомобильных расходников. Во внимании также нуждаются натяжные ролики/натяжители цепи («башмаки»).

Данный привод может передавать момент водяной помпе, топливному насосу высокого давления.

Одними из важнейших элементов газораспределительного механизма принято считать клапаны. Они делятся на 2 типа: впускные, выпускные. Впускные клапаны отвечают за впуск топливовоздушной смеси, а выпускные, напротив, способствуют выпуску отработавших газов.

Стандартный клапан состоит из стержня и головки с кромкой под 45° (способствует лучшему прилеганию). Выпускной клапан крупнее впускного, что обусловлено большим объемом выпускаемых газов. Отличается не только геометрия клапанов, но и материалы изготовления.

Выпускные клапаны выполнены из жаропрочной стали, а впускные из обычной стали с хромистым покрытием.

Тандем толкатель-штанга-коромысло отвечает за передачу усилия от кулачков распредвала к клапанам. Сначала усилие передается стальному или чугунному толкателю. Он может относиться к одному из трех видов: грибовидному, роликовому или цилиндрическому.

Толкатель совершает линейные движения внутри специального корпуса или по направляющим. Далее усилие передается штанге. Обычно это полый цилиндр из алюминия со стальным наконечником.

Наконец, усилие от штанги передается коромыслу – рычагу с парой разных по длине плеч, который фиксируется на оси при помощи втулок.

Классификация ГРМ

Вариантов компоновки газораспределительного механизма и числа его комплектующих несколько. Концерн выбирает ту компоновку, которая лучше соответствует конструкции двигателя, а также возможным условиям эксплуатации. ГРМ классифицируют по 4 признакам. Среди них:

• Расположение распредвала. Выделяют ГРМ с верхним и нижним положением;
• Число распределительных валов. В случае двигателей SOHC вал один, а в DOHC их два;
• Число клапанов;
• Тип привода.

В современных реалиях большая часть моторов являются верхневальными, так что выделять отдельную категорию ГРМ с нижним расположением распредвала нет смысла – моделей транспорта с подобными агрегатами не очень много. Однако и они делятся на три вида, причем два из них уже вышли из употребления. Речь идет:

• Двигателе с нижним расположением клапанов в блоке цилиндров. Сегодня не выпускаются;
• Двигателе со впускными клапанами в ГБЦ и выпускными клапанами в БЦ (смешанные). Производились до 70-х годов прошлого века;
• Двигателе с клапанами в ГБЦ. Устанавливаются на некоторые грузовики и тяжелую технику.

При описании признаков ГРМ для классификации положение распредвалов и их число нередко считают единым признаком. Дело в том, что именно двигатели с верхним положением распредвала подразделяются на DOHC и SOHC – с одним или двумя распредвалами соответственно.

В нынешних реалиях наиболее распространенной схемой построения силового агрегата является DOHC. Также существуют схемы со специфическим газораспределительным механизмом, не предусматривающим использованием пружин клапанов.

Инженеры считают данную конструкцию весьма перспективной, хотя и не лишенной недостатков. Давайте разберемся.

Классические газораспределительные механизмы страдают от инерционности клапанов и склонности пружин к колебанию. Эта проблема проявляется тем сильнее, чем выше частота вращения распредвала. Клапаны могут не закрываться вовремя или закрываться, ударяясь о седло.

В некоторых случая тарелка отскакивает от седла, что приводит к прорыванию топливовоздушной смеси и ее преждевременному возгоранию, перегреву клапанов или даже их прогоранию. В случае десмодромного ГРМ подобных проблем не наблюдается.

Но есть другие недостатки:

• Детали конструкции сложны в изготовлении;
• Механизм довольно шумен;
• Обслуживание такого ГРМ требует больших временных и денежных затрат.

В прошлом именно с десмодродромного газораспределительного механизма начинал немецкий Daimler. Существенно доработать, повысить надежность и пустить в массовое производство данных механизм смог итальянский Ducati.

Можно сказать, что десмодромный ГРМ является одной из визитных карточек концерна.

Добавим, что итальянские инженеры представили миру множество интересных решений для авто- и мотопромышленности, однако практически все они нуждаются в доработке.

Дальнейшее распространение десмодромных механизмов находится под вопросом. Автоконцерны продолжают экспериментировать и нашли несколько вариантов решения проблемы «зависания» клапанов. Первый: применение сразу 2 или 3 пружин для предотвращения колебаний клапанов.

Второй: использование легких сплавов для изготовления клапанов и пружин, благодаря которым резонансные колебания изделий не будут сильно влиять на работу двигателя. Третий: внедрение системы пневматического привода клапанов, как это уже сделано на некоторых спортивных автомобилях.

Неисправности газораспределительных механизмов

В предыдущем разделе мы уже затронули проблему «зависания» клапанов. Это классическая неисправность 99% автомобильных ГРМ. Механизм сложно назвать привередливым, однако он нуждается в периодическом обслуживании и замене отдельных комплектующих. К основным его неисправностям обычно относят:

• Нарушение тепловых зазоров. Наблюдается на всех двигателях, однако в случае агрегатов с гидрокомпенсаторами причина нарушение кроется именно в них;
• Снижение упругости пружин клапанов. Вызвано старением материалов;
• Износ шкива/звездочки привода. Вызвано старением материалов, ударными нагрузками;
• Износ или прогорание клапанов, направляющих втулок. Старение, нагрузки, использование некачественного топлива, масла, износ уплотнителей;
• Износ кулачков распредвала, подшипников. Старение, нагрузки, использование некачественного масла, засорение масляной системы.

Еще одним классическим признаком неисправности ГРМ является появление нагара на клапанах.

Причин несколько: попадание смазочного материала на клапан (замените маслосъемные колпачки), использование низкокачественного топлива, проблемы в работе EGR (считайте коды ошибок и проверьте клапан).

По ходу эксплуатации двигателя на клапанах рано или поздно появиться нагар, однако в случае исправной работы агрегата и смежных систем подобная неисправность не переходит в терминальную стадию. О наступлении последней свидетельствует:

• Появление хорошо ощутимых стуков при работе механизма;
• Нестабильность холостых оборотов;
• Повышение токсичности выхлопа и изменение его цвета;
• Существенная потеря мощности двигателя;
• Появление рывков при попытке быстро разогнаться;
• Выход из строя одного или нескольких цилиндров;
• Частые детонации топлива;
• Перегрев двигателя.

Диагностика газораспределительного механизма предусматривает следующее: оценка остаточного ресурса цепи/ремня привода; проверку общего состояния клапанов, их герметичности; проверку состояния пружин клапанов; проверку гидрокомпенсаторов (если они имеются); проверку состояние распределительного вала.

Также грамотный специалист должен убедиться в исправности масляной системы, отсутствии загрязнений, примерно оценить ресурс масла и масляного фильтра. Некоторые элементы ГРМ, как-то гидрокомпенсаторы, являются условно ремонтопригодными.

Однако клапаны, ремни, шкивы, подшипники валов и прочие детали необходимо менять в случае обнаружения сильного износа, наличия серьезных механических повреждений, выработки и т.д.

Поиск запчастей для ремонта

Подобрать комплектующие для ремонта газораспределительного несложно, если автолюбитель будет следовать простому алгоритму. Сразу отметим, что детали с разных механизмов в подавляющем большинстве случаев не являются взаимозаменяемыми, так что водителю важно узнать все об их применяемости, а уже потом совершать покупку. Искать клапаны, коромысла, валы и остальные детали можно по:

• Каталожным номерам;
• Параметрам автомобиля и двигателя (включая тип, модель).

Проще всего вести поиск по каталожному номеру, однако обычно автолюбитель не может его узнать без снятия детали, ведь обычно код выгравирован на ее поверхности. В некоторых случаях код даже не наносится на изделие. Настоящим спасением может стать поиск по техническим параметрам автомобиля. Советуем перейти в каталог Avto.

pro, выбрать нужную марку и модель автомобиля, а затем приступить к поиску запчастей из нужной категории или попросту ввести название требующейся детали. В результаты поиска попадут не только оригинальные комплектующие, но и совместимые с указанным автомобилем аналоги.

Если требуется замена ремня, то стоит обратить внимание на продукцию таких фирм:

• Contitech (Германия);
• Gates (США);
• Dayco (США);
• INA (Германия).

Особенно внимательным стоит быть покупке неоригинальных клапанов. Важен не только материал их изготовления (не всегда указан в характеристиках), но и конструкция головки, угол седла, конструкция замка пружины, вес и качество полировки. В характеристиках обязательно должен быть указан зазор. Клапаны достойного качества предлагают такие фирмы:

• Kolbenschmidt (Германия);
• AE (США);
• Intervalves (Швейцария);
• Rocky (Япония);
• TRW (Германия).

Коромысла и толкатели достойного качества выпускаются вышеуказанными фирмами. Как показала практика, продукцию упаковщиков нижнего звена, как-то SWAG, брать не стоит.

Ее качество крайне нестабильно и в одном случае покупатель получит хорошую запчасть, а вот в другом ситуация окажется обратной. Если вы находитесь в поиске новых гидрокомпенсаторов, то рекомендуем ознакомиться с данным материалом.

Напоминаем, что работоспособность компенсаторов иногда удается восстановить.

Вывод

ГРМ является одним из важнейших элементов автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. В случае его неисправности силовой агрегат перестанет работать в нормальном режиме, а езда не только менее комфортной, но и небезопасной.

К счастью, основные элемента механизма имеют большой эксплуатационный ресурс, так что на протяжении всего периода пользования автомобилем водитель может столкнуться лишь с проблемой замены ремня/цепи и натяжителя.

Чтобы избежать проблем с газораспределительным механизмов вам стоит использовать только качественное моторное масло, заправляться топливом с проверенной АЗС, а также вовремя менять расходники.

Если Вам понравилась публикация, поделитесь новостью в социальных сетях и подписывайтесь на канал.

#Avtopro #автопро #автозапчасти