Нижнеклапанный двигатель. Блог › ГРМ. Назначение и устройство

Заголовок

Механизм газораспределения руководит впускными и выпускными клапанами автомобильного двигателя. Газораспределительный механизм или как его еще называют ГРМ, производит выпускание воздушно-топливной смеси во все цилиндры двигателя машины, а после этого удаление из камеры сгорания отработанных газов.

В представленной статье размещены ответы на такие довольно распространенные вопросы:

Что собой представляет газораспределительный механизм?
Устройство ГРМ;
назначение механизма газораспределения;
В чем заключается функционирование ГРМ?
Типы газораспределительных механизмов.

Основная информация о ГРМ

Для начала необходимо обсудить устройство газораспределительного механизма. Механизм газораспределения имеет такие основные элементы:

Распредвал;
Клапанный механизм;
Механизм привода распредвал.

К основным элементам ГРМ относятся:

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

Теперь обсудим назначение газораспределительного механизма. Итак, в чем заключается назначение механизма газораспределения? Назначение газораспределительного механизма заключается в своевременной передаче воздухо-топливной смеси во все цилиндры автомобильного двигателя на тактах выпускания, а еще выводе из каждого цилиндра отработанных газов в момент выпускания такта. Обеспечивается выполнение представленных действий благодаря своевременному открытию и закрытию всех типов клапанов головки каждого цилиндра с помощью клапанов. Газораспределительные механизмы разделяют на типы с боковым и типы с подвесным клапанами, но на сегодняшний момент боковые клапаны мало распространены.

Еще эту систему классифицируют по размещению распредвала и виду привода. Обычно, распредвал устанавливают снизу блока картера или сверху головки цилиндра. Нижний распределительный валик начинает функционировать благодаря шестеренке, а верхний при помощи цепки или ременной передачи.

Еще ГРМ классифицируют по значению числа клапанов, которое приходится на один цилиндр, два клапана это минимальное количество, а пять максимальное. Также существует классификация по количеству распределительных валиков, здесь один это минимальное значение, а четыре это максимальное значение.

Принцип действия ГРМ

Газораспределительный механизм является одним из сложнейших узлов двигателя любого транспортного средства, потому как его основная функция заключается не только в открывании и закрывании групп клапанов, но и выполнение этих действий в определенной очередности. Функционирование ГРМ синхронизировано с функционированием зажигания и впрыскивания. Для увеличения скорости передвижения, водитель нажимает на педальку акселератора,тем самым увеличивается поступление воздухо-топливной смеси в автомобильный двигатель.

Авто-двигатель может воспринимать усиленный поток исключительно с помощью увеличения количества оборотов. То есть открывание и закрывание клапанов должно проходить как можно чаще. Для решения данной проблемы разработчики решили обеспечить привод от коленчатого валика. То есть чем быстрее крутится коленчатый валик, тем быстрее происходит открывание и закрывание клапанов, следовательно, двигатель автомобиля сможет пропускать и сжигать исключительно необходимо количество воздухо-топливной смеси.

Газораспределение сводится к синхронному вращению коленвала и распредвала, а еще открыванию впускного и выпускного клапанов в определенном месте расположения поршней. Для того чтобы распредвалик точно располагался по отношению к коленчатому валику применяют установочные пометки. Во время открытия клапанов с помощью коромысла распределительный валик наезжает кулачком на коромысло, которое в свою очередь прижимает клапан и он закручивается благодаря пружине. В цепном двигателе ГРМ функционирует точно так же, только во время сборки цепку нужно надевать вместе со шкивом на валик.

Типы газораспределительного механизма

Сначала рассмотрим газораспределительный механизм с нижним положением распределительного валика. В конструкцию представленного типа ГРМ входят такие элементы:

Распределительный валик;
Клапан;
Поршень;
Коромысло;
Стойка валика коромысла;
Валик коромысла;
Контргайка;
регулирующий винтик;
Шестеренки распредвала и коленвала;
Промежуточная шестеренка;
Пружинки клапана;
Направляющая втулка;
Штанга;
Толкатель;
Головка цилиндров.

Главным преимуществом механизма газораспределения данного типа считается небольшая стоимость, высокий уровень качества и надежности, а также простое использование. Но имеются и недостатки, например, такие как шумность и инерционность, которая ограничивает количество оборотов двигателя автомобиля. Применяются такие газораспределительные механизмы на автомобилях с дизельным двигателем или бензиновым двигателем, который имеет низкий уровень оборотов коленвала.

Теперь поговорим о механизмах газораспределения с верхним положением распределительного валика. В конструкцию представленного типа ГРМ входят такие элементы:

Толкатель;
Пружинки;
Канал;
Тарелка клапана;
Кулак распредвала;
стойка клапана.

Представленный тип ГРМ отличный от предыдущего установлением распредвала в основе цилиндров, а само функционирование и назначение остается прежним. Передача влияния из распредвала происходит с помощью толкателя на коромысло, из распредвала к коромыслу или же от распредвала к толкателю клапана.

Привод распредвала может реализовываться с помощью передачи цепки или зубчиков ремня.

По сравнению с предыдущим типом данный тип ГРМ имеет меньший уровень инертности, а значит, двигатель может развивать большее количество оборотов, и шума. Также к преимуществам данного типа относятся небольшие размеры блока-картера и недорогое изготовление. Но имеются и недостатки, например, необходимость регулярно проводить замену ремня привода, а несвоевременная замена ремня может привести к поломке клапанов. Также в проведении регулярной замены нуждается и цепь привода. К тому же, цепной привод механизма газораспределителя достаточно дорогой. Еще одним недостатком является сложность настаивания тепловых зазоров клапанов.

Не ремонтируя машину самостоятельно, большинство автолюбителей плохо представляют, что такое ГРМ в автомобиле. Более того, далеко не все знают, как эта аббревиатура расшифровывается.

Если коротко, то ГРМ — это газораспределительный механизм. Понимая устройство газораспределительного механизма, причины поломок, правила обслуживания, легче избежать неисправностей, ведущих к капитальному ремонту двигателя.

Принцип работы ГРМ

Как понятно из названия, механизм управляет фазами газораспределения ДВС, то есть синхронизирует впрыск топливно-воздушной смеси, выпуск отработанных газов. Вращение коленчатого вала через шестерни, цепь или передается на распредвал, который управляет согласованным движением кулачков, открывающих впускные и выпускные клапаны.

Схематическое изображение устройства одного из возможных вариантов ГРМ

Конструктивно механизм состоит из десятков деталей. Кроме распределительных валов в него входят клапаны, сухари, толкатели, коромысла, штанги, тарелки, пружины, регулировочные элементы, системы поворота клапанов. Вращение кулачков распредвала обеспечивает раздельное осуществление фаз впрыска, сжатия, сгорания топлива (рабочего хода), выброса отработанных газов.

Конструкции ГРМ разделяют по расположению клапанов (нижнее, верхнее, смешанное). Для современных легковых моделей характерно использование ГРМ системы DOHC, с двумя клапанами на цилиндр. Каждый из двух распределительных валов открывает отдельный ряд клапанов, уменьшая инерцию коленчатого вала. Такая конструкция ГРМ увеличивает мощность двигателя, допустимое число оборотов.

Десмодромные ГРМ дорогих моделей управляются бортовыми компьютерами (электронными управляющими блоками). В них применяются электромагнитные клапаны, по команде микропроцессора меняющие режим работы двигателя. Это снижает расход топлива, помогает снимать с мотора оптимальную для режима движения мощность.

Поломки ГРМ и их причины

Внешними признаками поломок элементов газораспределительного механизма становятся металлические стуки в головке блока, падение мощности двигателя, синий цвет выхлопа, выстрелы глушителя, звонкие детонационные стуки, перегревы мотора.

Клапаны, погнутые в результате обрыва ремня

К причинам неисправностей ГРМ автомеханики относят износ деталей (при выработке ресурса двигателя), нарушение правил эксплуатации силового агрегата (экстремальные нагрузки, работа на максимальных оборотах), использование загрязненных смазок, бензина с примесями, смолами.

Это ведет к появлению распространенных поломок газораспределительного механизма:

повышенному износу подшипников;
нагару на клапанах;
увеличению тепловых зазоров клапанов;
деформациям пружин клапанов;
неисправностям гидрокомпенсаторов;
зависанию клапанов;
удлинению цепи ГРМ;
обрыву ремня ГРМ;
износам зубчатого шкива, направляющих втулок, стержней клапанов, маслоотражающих колпачков.

Диагностика износа ГРМ усложняется сходством симптомов с неисправностями других систем двигателя. Для точного определения поломки необходим демонтаж головки блока цилиндров. При запоздавшей диагностике назревающих поломок к серьезным последствиям приводят обрывы ремня ГРМ, зависание клапанов.

Зависание клапанов бывает вызвано нагаром, резонансом, ослаблением пружин клапанов. Неисправность требует полной разборки механизма, в крайнем случае – замены клапанов. Обрыв ремня ведет к загибу, деформации клапанов, направляющих втулок, отрыву штоков. Может понадобиться замена клапанов, капитальный ремонт всего двигателя (включая замену поврежденного блока цилиндров).

Видео о ГРМ в автомобиле

Обслуживание газораспределительного механизма

При техобслуживании автомобиля визуальный осмотр ремня доступен даже неопытным автолюбителям. Труднее определить растяжение цепного привода. Если на ремне видны трещины, значительные потертости, нитки корда, замена детали обязательна. Проверить натяжение ремня можно поворотом плоскости пальцами на 90 градусов.

Опытные владельцы машин, обладающие опытом ремонта, проводят замену ремня самостоятельно. Тонкими моментами операции становится совмещение меток шестерней валов (коленчатого, распределительного) с прорезями кожуха привода, определение пригодности натяжных роликов к дальнейшей эксплуатации, правильная регулировка натяжения.

Метки на шестернях валов и на кожухе

При выборе зубчатого ремня для замены, кроме соответствия размеров, нужно обращать внимание на материал привода. Лучшими считаются ремни из композитных материалов (тяговый слой из арамида, полиэстера, полиамида, наружное покрытие бутадиен-нитрильным каучуком). Такие производители зубчатых ремней как ContiTech, «Бош», Dayco, Habasit гарантируют для своей продукции:

износостойкость;
малую шумность;
высокие показатели эластичности, прочности на разрыв;
способность работать при повреждениях (незначительных трещинах, потертостях).

Операции измерения теплового зазора, диагностику направляющих втулок (определение зазора между клапанами и втулками) нужно доверить специалистам. Для этого требуется разборка ГРМ, использование специальных измерителей. Обращения в автосервис не избежать при сбоях фаз газораспределения (требующих регулировки), текущих ремонтах седел клапанов, заменах распределительных шестерен, направляющих втулок.

Основой любых силовых агрегатов и главной составляющей двигателей внутреннего сгорания является сложный газораспределительный механизм (ГРМ). Назначение газораспределительного механизма состоит в управлении впускными и выпускными клапанами двигателя. На такте впуска он открывает впускной клапан, смесь, состоящая из воздуха и топлива или воздуха (для дизельных двигателей), попадает в камеру сгорания. На такте выпуска — открытием выпускного клапана из камеры сгорания ГРМ удаляет отработанные газы.

Устройство газораспределительного механизма

Газораспределительный механизм состоит из следующих элементов:

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.
Толкатели, изготовленные также из чугуна или стали. В их задачу входит передача усилия от кулачков на клапаны.
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.
Штанги. Они необходимы для передачи усилия от толкателей к коромыслу.
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.

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

Работа газораспределительного механизма

Работа системы газораспределения поделена на четыре фазы:

Впрыск топлива в камеру сгорания цилиндра.
Сжатие.
Рабочий ход.
Удаления газов из камеры сгорания цилиндра.

Рассмотрим подробнее принцип действия газораспределительного механизма.

Подача топлива в камеру сгорания цилиндра происходит за счет движения коленвала , который передает свое усилие на поршень и он начинает движения из так называемой ВМТ (это точка, выше которой поршень не поднимается) в НМТ (это точка, соответственно, ниже которой поршень не опускается). При этом движении поршня одновременно открывается впускной клапан и топливно-воздушная смесь заполняет камеру сгорания цилиндра. Впрыснув положенное количество топливно-воздушной смеси клапан закрывается. При этом коленвал поворачивается на 180 градусов от своего начального положения.
Сжатие. Дойдя до НМТ поршень продолжает свое движение. Меняя свое направление в ВМТ, в этот момент в цилиндре и происходит сжатие топливно-воздушной смеси. При подходе поршня к высшей точке фаза сжатия заканчивается. Коленчатый вал продолжает свое движения и поворачивается на 360 градусов. И на этом фаза сжатия закончена.
Рабочий ход. Воздушно-топливная смесь воспламеняется свечей зажигания , когда поршень находится в высшей точке цилиндра. При этом достигается максимальный момент сжатия. Затем поршень начинает двигаться к нижней точке цилиндра, так как на поршень оказывают огромное давление газы, образовавшиеся при горении воздушно-топливной смеси. Это движение и есть рабочий ход. При опускании поршня до НМТ фаза рабочего хода считается завершенной.
Удаления газов из камеры сгорания цилиндра. Поршень движется к высшей точке цилиндра, все это происходит при усилии, которое оказывает коленчатый вал газораспределительного механизма двигателя. При этом открывается выпускной клапан и поршень начинает избавлять камеру сгорания цилиндра от газов, которые образовались после сгорания топливно-воздушной смеси в камере сгорания цилиндра. После достижения высшей точки и освобождения ее от газов. Поршень начинает свое движение в низ. Когда поршень доходит да НМТ, то рабочая фаза удаления газов из камеры сгорания цилиндра считается законченной, а коленчатый вал совершает оборот на 720 градусов от своего начального положения.

Для точной работы клапанов газораспределительной системы происходит синхронизация с работой коленчатого вала двигателя.

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.

В данных случаях не редко заменяют газораспределительный механизм, однако возможен и ремонт поврежденной детали газораспределительного механизма.

Газораспределительный механизм имеет 2 свойственные неполадки - неплотное примыкание клапанов к гнездам и невозможность полностью открыть клапаны.

Неплотное примыкание клапанов к гнездам обнаруживается по таким показателям: хлопки, возникающие иногда во впускной либо выпускной трубе, уменьшение мощности мотора. Факторами неплотного закрытия клапанов могут быть:

возникновение нагара на поверхности клапанов и гнезд;
формирование раковин на рабочих фасках и искривление головки клапана;
неисправность пружин клапанов.

Неполное открытие клапанов сопровождается стуком в троящем моторе и уменьшением его мощности. Данная поломка возникает в следствии значительного промежутка меж стержнем клапана и носком коромысла. К характерным поломкам для ГРМ нужно причислить кроме того изнашивание шестерен распредвала, толкателей, направляющих клапана, смещение распредвала и изнашивание втулок и осей коромысел.

Практика демонстрирует, что на газораспределительный механизм приходится примерно четвертая часть всех отказов мотора, а уже на предотвращение этих отказов и восстановление ГРМ уходит 50% трудоёмкости обслуживания и ремонтных работ. Для диагностирования поломок применяют следующие параметры:

определяют фазы газораспределительного механизма автомобиля;
измеряют тепловой зазор между клапаном и коромыслом;
измеряют промежуток между клапаном и седлом.

Измерение фаз газораспределения

Подобное диагностирование ГРМ двигателя выполняется на заглушенном моторе с помощью особого набора устройств, среди которых имеются указатель, моментоскоп, малка-угломер и прочие дополнительные приборы. Для того, чтобы фиксировать период раскрытия впускного клапана на 1-ом цилиндре, необходимо покачивать вокруг своей оси коромысло, а далее направить коленвал мотора до момента появления зазора меж клапаном и коромыслом. Малка-угломер для замера разыскиваемого зазора ставится прямо на шкив коленвала.

Измерение теплового промежутка между клапаном и коромыслом

Тепловой зазор измеряют при помощи набора щупов либо иного особого устройства. Это набор из металлических пластинок длиной в 100мм, толщина которых обязана быть не больше 0,5мм. Коленвал мотора поворачивают вплоть до верхней предельной точки, в период такта сжатия подобранного для контроля цилиндра. Непосредственно благодаря щупам разной толщины, поочередно вставляемым в сформировавшееся отверстие, и измеряется зазор.

Данный метод не может дать результата при диагностировании ГРМ, когда неравномерен износ торца штока и бойка коромысла, а трудоемкость этого метода весьма значительная. Увеличить точность замеров позволяет особое устройство, которое состоит из корпуса и индикатора по типу часов. Подпружиненная подвижная рама содержит персональное соединение с ножкой этого индикатора. Раму фиксируют между коромыслом и клапанной пружиной. Когда открывается клапан, в период поворота коленвала, на индикаторе ставят 0. Распознает тепловой зазор последующее показание прибора, снимаемое в период поворота коленвала.

Определение промежутка между клапаном и седлом

Его можно оценить по объему воздуха, который будет выходить через уплотнитель перекрытых клапанов. Эта процедура прекрасно объединяется с чисткой форсунок. Когда они уже сняты, убирают валики коромысел и прикрывают все клапаны. Затем в камеру сгорания под большим давлением происходит подача сжатого воздуха. Поочередно на любом из контролируемых клапанов ставят устройство, которое позволяет измерить расход воздуха. Если потеря воздуха превысит разрешенную, выполняется ремонт газораспределительного механизма.

Процесс ремонта ГРМ

Частенько необходимо производить техническое обслуживание газораспределительного механизма. Основной проблемой являются износ шеек, кулачков вала и увеличение зазоров в подшипниках. Для того, чтобы устранить зазор в подшипниках коленчатого вала, производят его ремонт путем шлифовки опорных шеек и углубления канавок для подачи масла. Шейки нужно отшлифовать под ремонтный размер. После завершения ремонтных работ по восстановлению коленвала, нужно произвести проверку высоты кулачков.

На опорных поверхностях под шейки коленвала не должно быть никаких даже самых незначительных повреждений, а корпуса подшипников обязаны быть без трещин. После чистки и промывки распредвала обязательно нужно проверить зазор между его шейками и отверстием опоры головки цилиндра.

Для определения точного зазора требуется знать диаметр шейки распредвала, это позволит произвести установку соответствующего ей подшипника. Установив его на корпус, замерьте внутренний диаметр подшипника, затем отнимите его от диаметра шейки и таким образом найдете величину зазора. Он не может превышать 0,2мм.

Цепь не должна иметь никаких механических повреждений, быть растянутой более чем на 4мм. Цепь газораспределительного механизма можно регулировать: отверните стопорный болт на пол оборота, поверните коленвал на 2 оборота, затем стопорный болт нужно повернуть до упора.

Газораспределительный механизм (ГРМ) двигателя

Газораспределительным называется такой механизм, который осуществляет функ-цию открытия и закрытия выпускных и впускных клапанов силового агрегата.

(сокращенное название – ГРМ) обеспечивает своевременную подачу топливно-воздушной смеси или воздуха (в зависимости от раз-но-вид-нос-ти мотора) в цилиндры двигателя и выпуска из данных цилиндров отработавших газов. Эти функции активируются благодаря своевременному открытию и закрытию клапанов.

На наиболее распространенных поршневых двигателях (см. устройство двигателя автомобиля) внутреннего сгорания используются клапанные газораспределительные ме-ха-низ-мы, в связи с этим устройство ГРМ рассмотрено как раз на его примере.

ГРМ объединяет распределительный вал с приводом и клапаны с приводом.

Классификация газораспределительного механизма

Современные автомобильные моторы могут комплектоваться различными видами газораспределительных механизмов. В связи с этим ГРМ можно разделить на четыре ка-те-го-рии:

По местоположению распределительного вала – нижнее или верхнее расположение;
По числу распределительных валов – два (Double OverHead Camshaft - DOHC) или один (Single OverHead Camshaft – SOHC);
По количеству клапанов – от 3 до 5;
По типу привода распределительного вала – зубчато-ременный, шестеренчатый, цепной.

Верхнее положение вала в головке цилиндра является самым эффективным и рас-прост-ра-нен-ным. Закрытие и открытие клапанов выполняется от распределительного вала за счет рычагов (толкателей) привода. Данное расположение распределительного вала спо-собст-ву-ет упрощению конструкции мотора, снижению инерционных сил, а также умень-ше-нию его массы.

Силовые агрегаты автомобилей могут быть оборудованы газораспределительными механизмами разных типов, что зависит от компоновки силового агрегата, и, главным об-ра-зом, от взаимного расположения коленвала, выпускных и впускных клапанов и рас-пре-де-ли-тель-но-го вала. Количество распределительных валов зависит от типа мотора.

При верхнем расположении распредвал монтируется в головке цилиндров, где расположены клапаны. Закрытие и открытие клапанов непосредственно производится от распределительного вала через рычаги или толкатели привода клапанов. Привод рас-пред-ва-ла осуществляется от коленвала с помощью зубчатого ремня или роликовой цепи.

Верхнее расположение распредвала упрощает конструкцию мотора, уменьшая об-щую массу и инерционные силы возвратно-поступательно перемещающихся составляющих механизма, обеспечивая бесшумность его работы и высокую надежность по большой час-то-те вращения коленвала мотора.

Ременный и цепной приводы распределительного вала также способствуют бес-шум-ной работе газораспределительного механизма.

При нижнем местоположении распредвал монтируется в блок цилиндров возле коленчатого вала. Закрытие и открытие клапанов происходит от распределительного вала через коромысла и толкатели штанги. Привод распредвала осуществляется за счет шестерен коленчатого вала. При нижнем положении распределительного вала конструкция двигателя и газораспределительного механизма несколько усложняется. При этом инерционные силы возвратно-поступательно перемещающихся составляющих газораспределительного ме-ха-низ-ма возрастают. Число распредвалов в газораспределительном механизме и количество клапанов на один цилиндр зависит от варианта мотора. Так, при большом количестве вы-пуск-ных и впускных клапанов происходит лучшее заполнение цилиндров горючей смесью, а также их очистка от отработанных газов. Благодаря этому силовой агрегат может развивать большие мощностные показатели и показатель крутящего момента. При нечетном ко-ли-чест-ве клапанов на цилиндр количество впускных клапанов на один клапан больше по сравнению с выпускными.

Теперь рассмотрим устройство ГРМ, без которого, в принципе, невозможны все те процессы, происходящие в цилиндрах, что мы рассматривали ранее. Конструкция га-зо-расп-ре-де-ли-тель-но-го механизма отвечает за плановое и поочередное открытие-закрытие впуск-ных и выпускных клапанов каждого цилиндра, обеспечивая своевременную подачу рабочей смеси в цилиндр и выпуск из него отработавших газов.

Давайте вернемся к этим процессам. Поршень (см. работа поршня), двигаясь от ВМТ к НМТ, в первом такте создает разряжение воздуха, за счет чего в цилиндр поступает топливо или уже готовая рабочая смесь. Происходит это через своевременно открывающийся впускной клапан, который также своевременно при достижении поршня НМТ - зак-ры-ва-ет-ся. Затем в цилиндре идет такт сжатия, а следом сам рабочий ход, преобразующий энергию горения в механическую энергию, позволяющую проворачивать коленчатый вал и зас-тав-лять в конечном итоге двигаться автомобиль через цепочку деталей и узлов. Зак-лю-чи-тель-ный такт - выпуск, когда при движении поршня из НМТ к ВМТ открывается выпускной клапан и все газы под давлением поршня, за счет уменьшения пространства в цилиндре, выдавливаются через выпускные каналы и глушитель в атмосферу. Все вот это и обес-пе-чи-ва-ет ГРМ.

Принципиальная схема устройства ГРМ представлена на рисунке.

Главным составляющим здесь являются не столько впускные и выпускные клапаны, сколько распределительный вал, заставляющий их поочередно работать, который, в свою очередь, полностью зависит от вращения коленчатого вала - иначе процесс получения энергии не выйдет. Рассмотрим устройство ГРМ двигателя детальнее.

Коленчатый вал имеет на конце жестко закрепленную шестеренку. Энергия вращения коленвала передается через эту шестеренку посредством ременной передачи на рас-пре-де-ли-тель-ный вал, имеющий подобное зубчатое колесо на конце, которое заставляет вращаться вал. На вале есть выступы, так называемые «кулачки». Именно этими кулачками вал, вращаясь, воздействует поочередно на клапаны, заставляя те своевременно открываться и закрываться. А за счет встроенных пружин у каждого клапана, они всегда возвращаются в исходное положение. Конструкция распределительного вала выполнена таким образом, что каждый клапан в каждом цилиндре открывается и закрывается именно в тот момент, когда этого требует нужный такт, происходящий в каждом отдельном цилиндре.

Классический вариант расположения распределительного вала в верхней части дви-га-те-ля получил название ГРМ с «верхним расположением распределительного вала», который мы и видим на рисунке.

Современные модели двигателей автомобилей и их разнообразие конструкций вы-пол-ня-ют-ся в различных модификациях и инженерных решениях. Существуют модели и с нижним расположением распредвала (см. как проверить распредвал), оказывающим дав-ле-ние на клапаны через стержни или, по-другому, - штанги. Есть модели с передачей энергии вращения от вала к валу посредством цепного механизма или зубчатых колес. Для улучшения образования топливно-воздушной смеси применяются конструкции, где число клапанов дублируется в цилиндре. Это обеспечивает улучшение приготовления и сгорания рабочей смеси, но влечет за собой усложнение конструкции распределительного вала и самого двигателя в целом.

Каким бы ни было инженерное решение конструкции двигателя автомобиля - сам принцип зависимости работы поршня и клапанов остается неизменным, они работают в жестких временных рамках друг с другом, и только от слаженности их работы двигатель получает энергию, заставляющую автомобиль в конечном итоге двигаться.

Для ГРМ предусмотрен ряд регулировок, настройка которых обеспечивает надежную работу двигателя автомобиля в целом, но на данном этапе целью ставилось понять сам принцип работы ГРМ и его важные составляющие в процессе получения механической энергии. Все особенности и нюансы устройства ГРМ, как и любого другого механизма, рассмотрим при детальном изучении.

При рассмотрении работы ГРМ необходимо выделить два этапа: порядок работы цилиндров двигателя и фазы газораспределения.

Порядок работы цилиндров

Порядок чередования одноименных тактов в разных цилиндрах называется порядком работы цилиндров силового агрегата. Порядок работы зависит от положения шеек ку-лач-ко-во-го и коленчатого распределительных валов и расположения цилиндров.

У четырехцилиндрового однорядного четырехтактного мотора такты чередуются через 180°, порядок работы может быть 1-2-4-3 («Волга) или 1-3-4-2 (ВАЗ – 2106, «Москвич–2140»).

В четырехтактных V-образных восьмицилиндровых моторах шатунные шейки размещены под углом 90°. Угол между рядами цилиндров также равняется 90°. Когда поршень одного из цилиндров находится в мертвой точке, поршень рядом расположенного цилиндра располагается посередине своего хода. В связи с этим такты, случающиеся в левом ряду цилиндров, перемещаются относительно соответствующих тактов, выполняемых в цилиндрах правого ряда, на 90° или 1/4 оборота коленвала.

Под фазами газораспределения подразумевают начальные моменты открытия и конечные моменты закрытия клапанов, которые выражены в градусах угла поворота коленвала относительно мертвых точек. Чтобы цилиндры лучше очищались от от-ра-бо-тав-ших газов, выпускному клапану необходимо открываться до достижения поршнем НМТ, а процесс закрытия должен происходить после ВМТ. С целью лучшей наполненности цилиндров смесью впускному клапану необходимо открываться до достижения поршнем ВМТ, а свое закрытие выполнять после прохождения НМТ. Временной отрезок, в течение которого оба клапана одновременно открыты (выпускной и впускной), называют пе-рек-ры-ти-ем клапанов.

Фазы газораспределения подбираются специалистами на заводах опытным путем в зависимости от конструкции впускной и выпускной системы двигателя и его быст-ро-ход-нос-ти. При этом стремятся применять колебательное движение газов в выпускной и впускной системах таким образом, чтобы к конечному положению закрытия впускного клапана перед ним образовалась бы волна давления, а к конечному этапу закрытия выпускного клапана за ним бы формировалась волна разрежения. При данном подборе фаз газораспределения одновременно удается улучшить наполнение цилиндров свежей смесью, а также более качественней их очистить от отработавших газов.

Предприятия обозначают фазы газораспределения для своих силовых агрегатов в виде диаграммы. На диаграмме фаз газораспределения видно, что впускной клапан начинает свое открытие за 10° до ВМТ, а заканчивает свое закрытие через 46° после НМТ. Выпускной клапан приступает к открытию за 66° до НМТ и заканчивает закрытие через 10° после ВМТ. В этом случае перекрытие клапанов равняется 20°.

Правильность монтажа механизма ВМТ газораспределения устанавливается за-цеп-ле-ни-ем распределительных шестерен с присутствующими метками на них. Отклонение при монтаже фаз газораспределения хотя бы на три зуба звездочки или шестерни распредвала приводит к значительному удару клапана о поршень, потери компрессии, поломке клапана или мотора. Постоянство фаз газораспределения сохраняется только при соблюдении в клапанном механизме теплового зазора. Увеличение зазора способствует уменьшению про-дол-жи-тель-нос-ти открытия клапана.

Наружными признаками неисправности ГРМ являются:

Хлопки в выпускном и впускном трубопроводах;
Уменьшение компрессии;
Металлические стуки;
Падение мощности мотора.

Все перечисленные неисправности ГРМ могут возникнуть из-за плохого прилегания к седлам клапанов. Плохое прилегание к седлу клапана происходит в связи с отложением нагара на седлах и клапанах, формированием раковин на рабочих поверхностях, поломкой клапанных пружин, короблением головок, отсутствием зазора между коромыслом (ры-ча-гом) и стержнем клапана. Уменьшение мощности мотора и резкие металлические звуки могут возникать вследствие недостаточного открытия клапанов. Данная неисправность ГРМ возникает в связи с большим тепловым зазором между коромыслом (рычагом) и стержнем клапана или из-за отказа гидрокомпенсаторов.

К неисправностям ГРМ также можно отнести износ шестерен коленчатого вала и распределительного вала, осей и втулок коромысел, направляющих втулок клапанов, а также увеличенное смещение по своей оси распределительного вала.

Эксплуатация газораспределительного механизма

Рассмотрим тепловой зазор между кулачком и рычагом распределительного вала. Основные знания физики позволяют нам понять, что данный зазор должен быть только определенного размера, так как при нагревании все элементы силового агрегата рас-ши-ря-ют-ся, в том числе и составляющие газораспределительного механизма.

В случае если тепловой зазор меньше установленной нормы, клапан будет больше открываться, чем ему необходимо, и не будет успевать закрываться вовремя. Это нарушит рабочий процесс мотора, и в добавок ко всему, спустя некоторое время «подгоревшие» клапаны придется менять на новые.

Если зазор между кулачком и рычагом распредвала будет слишком большим, то у клапана не получится полностью открыться, что, разумеется, не лучшим образом скажется на выпуске отработавших газов или на наполнении цилиндров горючей смесью.

Если монтаж теплового зазора будет выполнен неправильно, наблюдается целый список неприятностей. Силовой агрегат начинает неустойчиво работать, глохнуть и проявлять другие неисправности, которые были описаны в неисправностях ГРМ. Пользуясь инструкцией по эксплуатации своего автомобиля, необходимо периодически проверять правильность клапанного зазора.

Однако речь идет о мельчайших десятых долях миллиметра! К примеру, для моторной линейки ВАЗ, тепловой зазор должен находиться в рамках от 0.15 до 0.35 мм. Если вы владеете соответствующими инструментами и не боитесь «залезть в мотор», то после нескольких проб можно научиться хорошо регулировать клапаны. Если вы далеки от профессии автомеханика, то в случае подозрения на неисправность клапанов, необходимо обратиться к профессионалам в автосервис.

В процессе эксплуатации двигателя надо следить за натяжением зубчатого ремня или цепи привода распредвала и, в случае необходимости, регулировать его. Владельцам ВАЗ 2109 и ВАЗ 2018 с рабочей емкостью мотора в 1.3 литра, следует крайне внимательно относиться к состоянию ремня привода распредвала и своевременно выполнять его замену, не допуская обрыва ремня в процессе движения. У этих моторов при выходе из строя ремня возможна «встреча клапанов с поршнями», что влечет к достаточно серьезным взаимным повреждениям.

Большинству автолюбителей никогда не придется собирать или разбирать двигатель, да и это совершенно не нужно, если вы не специалист в данной области. Но при любых работах с автомобилем, разбирая какую-то его техническую составляющую или же собирая, запоминайте местоположение деталей и последовательность сборки-разборки.

Разобравшись с причиной постороннего шума, разумеется, необходимо от-ре-мон-ти-ро-вать тот узел, который «кричит» о своем «заболевании». Каждая неисправность вначале предупреждает о своем появлении. Если же в процессе движения вы не слышите каких-то посторонних звуков из-под капота, дайте проехаться на своем авто знающему человеку. Все проблемы начинающих водителей как раз в том, что они не знают, как именно должна вести себя исправная машина, какие звуки являются нормальными, а какие указывают на будущие финансовые затраты. А знать это крайне важно, так как большинство эксплуатируют ав-то-мо-би-ли с аварийными узлами, считая, что так все и должно быть.

Ремень газораспределительного механизма и цепь – это очень важные детали. Цепь показала себя с более надежной стороны, но и ремень способен выдержать около 60 000 км пробега. Разрыв ГРМ-ремня чреват серьезнейшими последствиями для силового агрегата (клапаны будут погнуты и т.д.): придется выполнять очень дорогостоящий и сложный капитальный ремонт. Кстати, на водительском сленге, разрыв ГРМ-ремня называется, как «встреча поршней с клапанами» (ломаются как клапанв, так и поршни).

Таким образом, когда вы приобретаете автомобиль на вторичном рынке, сразу же замените в нем ГРМ-ремень, даже если продавец будет утверждать, что перед продажей было все поменяно на новое. Замена ремня будет стоить в несколько десятков раз дешевле капитального ремонта мотора. Тем более лопнуть ГРМ-ремень может в самый неп-ред-ви-ден-ный момент.

Что такое ГРМ — расшифровка которого описана в данной статье, важно знать любому автолюбителю. Это необходимо для того, чтобы не было неприятных сюрпризов при выходе из строя какого-либо комплектующего газораспределительного механизма.

Что такое ГРМ в автомобиле?

ГРМ расшифровывается как газораспределительный механизм. Его назначение подавать в цилиндры воздушно-топливную смесь (ВТС) с определенной периодичностью, а также выводить из камер цилиндров отработанные газы. Вместо ВТС может поступать просто воздух, это зависит от конструкции двигателя в автомобиле. Мотор будет выполнять свои функции, если вовремя будут открываться и закрываться клапана и правильно ходить поршни в цилиндрах.

Газораспределительные механизмы различаются типом привода, идущего от коленвала. Он может быть цепным и ременным.

Отличаются ГРМ расположением распределительного вала в автомобиле:

Механизм с клапанным газораспределением является самым распространенным среди ГРМ, устанавливаемых на 4-х контактных ДВС поршневого типа. ГРМ играет важную роль в правильном функционировании силового агрегата в автомобиле. Благодаря ему синхронизируется работа поршней и клапанов, которые движутся в нужных фазах. Без этой синхронизации мотор работать не будет.

Для чего служит ремень ГРМ

Теперь разберемся, что такое ремень ГРМ, какой принцип действия. Его основное назначение — связывать между собой распредвал и коленчатый вал.

Назначение и принцип действия устройства

Привод ГРМ представляет собой резиновое изделие с зубчатой внутренней поверхностью. Изготовленный из прочной резины, он надевается на коленвал и на одну или несколько шестерен распредвала. Назначение зубьев — обеспечивать хорошее сцепление и исключать проскальзывание. Их количество строго определено, так как от того зависит синхронизация коленвала и распредвалов. Например, на двигателях ВАЗ-2111 и ВАЗ-2112 устанавливаются ремни распредвалов с 111 и 136 зубьями соответственно.

Провод распредвала является важной комплектующей автомобиля, поэтому следует разобраться, что такое ремешок ГРМ, и постоянно контролировать его состояние. Выполнять замену следует согласно регламента через 30-45 тысяч километров пробега или при повреждении его частей. При несвоевременной замене ремень может оборваться, что приведет к (в лучшем случае), остановке машины, в худшем к поломке ДВС и его капремонту или замене. Причина этого в том, что при разрыве или соскоке ремня исчезает синхронизация валов, в результате поршни начинают ударять по клапанам. Так как это чаще всего происходит на высоких оборотах, комплектующие быстро приходят в негодность.

Продлить срок службы двигателя позволяет правильная его эксплуатация. Не стоит запускать двигатель с помощью буксировки, именно в эти моменты большая вероятность обрыва и соскока ремня ГРМ, что приводит к поломке силового агрегата. Дешевле найти и устранить причину неполадки, или вызвать эвакуатор, чем делать капитальный ремонт силовому агрегату. Кроме синхронизации валов, ремень может выполнять функцию привода для насоса:

охлаждающей жидкости;
масла;
топлива с высоким давлением и др.

От исправной работы ГРМ и ремня зависит правильное функционирование двигателя в автомобиле, поэтому следует следить за состоянием системы газораспределения: соблюдать регламентные проверки и вовремя выполнять замены комплектующих, которые пришли в негодность.

Расшифровка обозначений ремня ГРМ

Расшифровку обозначений ремня газораспределительного механизма по международным стандартам можно рассмотреть на примере ремня для силового агрегата ВАЗ-2111. На этих двигателях устанавливается ремень ISO-58111×19. Первые две цифры – 58 – содержат зашифрованную серию зубьев. В рассматриваемом случае шаг и профиль без желобка, полукруглой формы с высотой 3,5 мм. Следующие цифры – 111 – означают количество зубьев. За знаком X идет цифра 19, обозначающая ширину ремня. Могут встретиться зубья в форме скругленной трапеции (эвольвентные). Они полностью могут заменяться описанными выше.

Многие производители указывают не обозначение по ISO, а номер, который соответствует собственному каталогу. Ниже приведена таблица с обозначениями и краткими характеристиками ремней разных производителей.

Зубчатый ремень фирмы Dayco

Производитель	Обозначения ремня
Производитель	ДВС 8V	ДВС 16V
Contitech	CT 527	CT 996	Ремни марки поставляются во многие страны мира. Они могут устанавливаться как на отечественные, так и на импортные марки машин.
Bosch	ZP 1 987 949 095	ZP 1 987 049 559	Надежные, малошумные обеспечивают синхронную передачу в течение всего срока эксплуатации. Имеют широкое применение.
Gates	5521	5539	Компания находится на рынке уже более 100 лет, предлагает широкий спектр приводов как для зарубежных, так и для отечественных автомобилей.
Dayco	111 SP 190 EEU	136 SP 254 H	Ремни обладают высоким износостойкими качествами. Компания поставляет 40 лет ведущим фирмам продукцию для первичной комплектации, поэтому имеет безупречную репутацию.

Важны не только геометрические параметры, но также и эксплуатационные характеристики зубчатых ремней. Ремни должны быть:

прочными на разрыв;
надежными;
соединение с основой должно выдерживать эксплуатацию в широком диапазоне температур;
наработка должна выдерживать до полного износа;
после наработки должно существовать допустимое удлинение.

Таким образом, следует использовать ремни проверенных производителей, имеющих высокое качество и долгий срок службы.

Видео «Принцип работы ГРМ»

В этом видео показано устройство газораспределительного механизма, подробно рассматривается принцип работы.

Возможно, будет полезно почитать: