Из чего состоит грм

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:

1. Посредством привода крутящий момент передается от коленчатого вала к распределительному;
2. Кулачок распределительного вала входит в контакт с толкателем и нажимает на него;
3. Одновременно с этим клапан начинает свое перемещение внутрь камеры сгорания, давая топливовоздушной смеси проникнуть внутрь или же выйти отработавшим газам;
4. 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:

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:

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.

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.

Доступ к сервису временно запрещён

С вашего IP-адреса одновременно поступает очень много запросов.
Такое поведение показалось подозрительным, поэтому мы временно закрыли доступ к сайту.
Возможно, на вашем устройстве есть программы, которые отправляют запросы без вашего ведома.

Что мне делать?

Напишите в службу поддержки через форму обратной связи.
Подробно опишите ситуацию — поможем разобраться, что случилось, и подскажем, как действовать дальше.

Устройство ГРМ автомобиля

Для нормальной работы автомобильного мотора необходимо обеспечить своевременную подачу воздухотопливной смеси в камеры сгорания, с выпуском отработанных газов.

Для этой цели служит ряд клапанов, управляемых системой тяг и толкателей, получивший название газораспределительного механизма. В предлагаемом обзоре рассматриваются особенности ГРМ: что это такое и для чего применяется в машине.

Общее описание и назначение

В первую очередь необходимо разобраться, что такое ГРМ – общепринятая аббревиатура этого устройства. Газораспределительным механизмом двигателя называют систему узлов, задача которой состоит во впуске в камеры сжатия цилиндра горючего или его смеси с воздухом (для соответствующих типов моторов), с последующим выпуском отработанных газовых составов.

Впускные и выпускные элементы должны срабатывать определенным образом, в заданный промежуток времени, с учетом условий чередования и продолжительности циклов при функционировании силового агрегата.

Это описание позволяет понять, что такое ГРМ в автомобиле. Ведь горючая смесь должна поступать в цилиндры в необходимый момент, а когда проходит такт сжатия и рабочего хода, пространство камер сгорания нужно герметично закрыть, изолировав от внешней среды.

Поэтому назначение ГРМ состоит в синхронном открытии и закрытии клапанов точно в заданный момент, с учетом чередования и длительности каждого такта при работе мотора.

Как устроен ГРМ?

Подробнее об устройстве ГРМ. В современных силовых агрегатах узлы газораспределительного механизма скомпонованы в верхней части мотора. Эта система включает ряд деталей, объединенных общей задачей.

Рассматривая особенности ГРМ, из чего он состоит, понятно, что конструкция данного устройства разработана с включением следующих узлов:

• Распределительного вала – конструктивно сложная деталь, для изготовления которой применяют прочный стальной сплав или чугун. Узел подлежит точной обработке, чтобы добиться высокой чистоты поверхности. Размещен в головке блока цилиндров. В устаревших моделях моторов эту деталь устанавливали в картере, но сейчас эта схема ГРМ вышла из употребления. Включает ряд эксцентриков, повернутых под разными углами, которые приводят в действие клапаны, с их последовательным открытием и закрытием. Геометрия кулачков определяет продолжительность пребывания клапанного элемента в открытом или закрытом положении. Разнонаправленное расположение эксцентриков позволяет чередовать срабатывание клапанов по отдельным цилиндрам в различное время.

• Привода – гибкая связь или зубчатое зацепление, применяемые, чтобы передать вращающий момент на распредвал с коленчатого. В зависимости от типа ГРМ, распределительный вал приводится в действие ремнем, цепью или системой зубчатых колес и шестерен. Разница в количестве оборотов достигнута изменением диаметра приводного и ведомого шкивов или соответствующим соотношением количества зубьев элементов, участвующих в зацеплении. Если конструкция предполагает гибкую связь, дополнительно предусмотрено применение натяжного ролика, успокоителя и башмака.

• Клапанов на впуске и выпуске – закрывают впускные и выпускные отверстия камер сжатия, установлены в головке блока цилиндров. Конфигурация этой детали включает цилиндрический стержень, который оканчивается плоской головкой в виде тарелки. Исполнение деталей на впуске и выпуске различное. Впускной клапанный элемент сделан цельным, размер его тарелки больше, чтобы обеспечить интенсивное наполнение цилиндра свежим воздухом. Для изготовления выпускного клапана применяют жаростойкую сталь. Чтобы улучшить отвод тепла, эту деталь выполняют полой, внутреннюю полость заполняют натриевым наполнителем. Под воздействием высокой температуры, этот материал расплавляется, распределяя тепловую энергию по всей детали, с головки на стержень. На тарелках клапанных устройств сняты фаски, чтобы они плотнее прилегали к отверстию, обеспечивая герметичность.

• Толкателей – промежуточные звенья, передающее воздействие кулачков коленчатого вала на клапаны. Делают из легированного стального сплава высокой прочности. Нужно добиться надлежащей износостойкости, чтобы снизить выработку деталей от трения в условиях воздействия высоких температур. Бывают механическими, роликовыми и гидрокомпенсирующими. Чтобы система работала правильно, требуется настройка теплового зазора между эксцентриками коленвала и толкателями. При использовании гидрокомпенсаторов или гидротолкателей, эти узлы настраивают оборудование автоматически, что отменяет необходимость дополнительного вмешательства.

• Коромысла или рычагов. Исполнение и конфигурация этих деталей зависят от вида ГРМ. В простом варианте ставят коромысло, оформленное двуплечим рычагом, движения которого носят колебательный характер.

• Гидравлического контура для изменения газораспределительных фаз при работе силового агрегата – применяют на отдельных моделях, чтобы повысить эффективность дожигания топлива, для сокращения вреда, наносимого окружающей среде от функционирования двигателя внутреннего сгорания.

Кроме основных узлов, это устройство укомплектовано следующими дополнительными элементами, что также входят в ГРМ:

• Пружинами – нужны для возврата клапанов в исходную позицию после срабатывания.
• Маслосъемными колпаками – сальники, предотвращающие проникновение смазки внутрь цилиндра по стержню клапанного элемента.
• Направляющих втулок – запрессовывают в корпус головки блока цилиндров, чтобы задать направление движения клапана ГРМ.
• Сухарей – для фиксации пружин.

При изготовлении разных элементов соблюдают некоторые условия, чтобы обеспечить работоспособность деталей. Клапаны делают из цельного прута, который штампуют, а затем тщательно шлифуют рабочие поверхности. Переход от тарелки к стержню плавно закругляют, чтобы снизить сопротивление при прохождении газового потока.

В редких случаях в этой детали тарелку и стержень делают порознь, с последующей сваркой частей. С торца стержень закаливают, чтобы сократить износ при контакте с толкателем.

Чтобы увеличить срок службы клапана на выпуске, фаску тарелки иногда покрывают дополнительным составом, рассчитанным на значительные температурные нагрузки.

Задача направляющих втулок в установке позиции клапанов, чтобы обеспечить их движение по заданной траектории. Допустимая величина зазора в этом элементе составляет от 0.05 до 0.12 мм. Эти детали делают чугунными или из пористого состава, пропитанного смазкой.

Пружины навивают на холодную, используя особую проволоку, подвергнутую термической обработке. Чтобы исключить резонансные колебания, иногда витки делают на разных расстояниях.

На конце клапанного стержня установлена шайба, в которую упирается пружина. Этот элемент закреплен разрезными сухарями конической формы, для установки предусмотрены выточки на стержнях.

Клапанное седло в ГБЦ обеспечивает герметичность при закрытом положении тарелки. Иногда в головку блока цилиндров делают вставки, формирующие фаску отверстий. Чаще этот прием применяют для выпускных узлов, иногда для впускных. Рассмотрев, из чего состоит ГРМ, становится понятнее принцип работы газораспределительного механизма.

Принцип действия

В ГРМ принцип работы достаточно простой. Но условия функционирования этой системы нельзя рассматривать без связи со схемой функционирования силового агрегата. Это следует из назначения и устройства ГРМ. Ведь клапаны нужно открыть и закрыть четко в заданные промежутки времени, чтобы вовремя впрыснуть топливо с воздухом и выпустить отработанные газы из камер сжатия.

Для корректной работы требуется реализовать соответствующие фазы циклов газораспределения мотора. Принцип работы ГРМ можно понять, проследив порядок срабатывания этой схемы:

• Одновременно с коленчатым вращается распределительный вал, приводимый гибкой связью или зубчатым зацеплением.
• От кулачков, посредством толкателей или коромысел осуществляется воздействие на стержни клапанов.
• Тарелку клапанного элемента вдавливают внутрь камеры сжатия, что открывает вход или выход для поступления нового заряда или выпуска отработки.
• Пружина возвращает клапан в исходную позицию, когда эксцентрик, провернувшись, прекращает давить на стержень.

Частота вращения распределительного вала вдвое превышает обороты коленчатого, за один виток которого, составляющий полный цикл работы мотора, ГРМ двигателя срабатывает дважды, для попеременного открытия и закрытия клапанов на разных группах цилиндров. Порядок срабатывания определяется схемой функционирования, компоновкой силового агрегата.

Условия классификации

Классификация ГРМ определяется несколькими условиями, которые рассмотрены далее.

Как расположен распредвал

Учитывая условия расположения распределительного вала, устройство газораспределительного механизма бывает:

• Нижним.
• Верхним.

В первом случае этот узел установлен рядом с коленвалом. Кулачки посредством толкателей воздействуют на коромысла, с применением специальных штанг. ГРМ с такой компоновкой – это не самое удобное исполнение. Но здесь есть свои преимущества, за счет надежного соединения валов. Современные конструкторы этот способ не используют.

При верхней компоновке, распределительный вал размещают прямо над клапанами, вверху. Это позволяет применять разные варианты передачи движения на клапанные механизмы – толкателями, коромыслами или рычагами. Указанный вариант конструкции более распространен.

Количество клапанов

Каждый из цилиндров может обслуживаться разным числом клапанов – от двух до пяти. Самая простая конструкция у двухклапанного варианта, с впускным и выпускным узлом. Если клапанов четыре, на впуск и выпуск работают по паре. Увеличение впускных элементов позволяет увеличить объем впрыскиваемого состава, чтобы повысить мощность силового агрегата.

При пяти клапанах, три из них впускают, и два – выпускает. ГРМ с пятью клапанными элементами – это максимум, что можно установить для одного цилиндра. Большее количество не позволяет выполнить вместительность камеры сжатия и компоновка эксцентриков на распредвалу.

Парная четырехклапанная схема наиболее распространена.

Количество распределительных валов

При рядной компоновке цилиндров в моторе, конструкция обычно включает один или два распределительных вала.

Если предусмотрена пара этих элементов, первый управляет впускными, второй – выпускными клапанами.

При V-образной схеме, число распредвалов удваивают, поскольку цилиндры развернуты в два ряда.

Приводная схема

Рассматривая особенности привода ГРМ, становится понятным, что это предусматривает несколько способов передачи вращающего момента с коленчатого вала на распределительный. В зависимости от этого условия, ГРМ бывают:

• Шестеренчатыми – применяют при конструкции с нижней компоновкой распредвала, с зубчатым зацеплением звездочек, установленных на ведущем и ведомом узлах. Этот вариант надежен, но условия применения ограничены соответствующей схемой. При верхней компоновке задействована гибкая связь.
• Цепными – распределительный и коленчатый валы связаны цепью. Чтобы эта связь работала устойчиво, дополнительно применяют успокоители, а усилие натяжения регулируют натяжными роликами. Каждый из распредвалов приводит в действие отдельная цепь. Средний срок службы цепной связи составляет от 150 000 до 200 000 км пробега.
• Ременными – ремень не нужно смазывать, в отличие от цепи. Чтобы улучшить сцепление поверхность гибкой связи делают зубчатой. Этот привод безопасен в эксплуатации, прост в обслуживании, дешев, работает бесшумно.

При использовании цепи, важно следить за исправностью узлов. Проблемные места в устройстве цепных ГРМ двигателей – натяжители, успокоители и непосредственно цепь. Если гибкая связь недостаточно натянута, проскальзывание по зубцам шкивов может нарушить соответствие фазам распределения, что потребует дополнительной настройки агрегата.

Чтобы держать гибкую связь в постоянном натяжении с заданным усилием, применяют гидронатяжные элементы. Башмак в виде изогнутой дуги с износостойким покрытием, служит наконечником поршня, давящим на цепь. Усилие определяет давление гидравлической жидкости, уравновешиваемое пружиной, действующей в обратном направлении.

Успокоитель нужен, чтобы погасить колебательные движения гибкой связи, с которыми не справляется башмак. Этот баланс позволяет понять, как работает цепной привод ГРМ.

Особенно опасна ситуация с обрывом цепных звеньев вследствие чрезмерного износа. Система лишится привода, распредвал полностью остановится. При этом вращение коленчатого вала продолжится, как и возвратно-поступательное движение поршней, которые ударят по клапанным тарелкам, вызвав их деформацию.

Чтобы повысить надежность эксплуатации, исключив аварийные ситуации, в некоторых случаях цепь дублируют, чтобы при обрыве одной из них, вторая продолжила вращение распредвала.

Это позволит заменить неисправный узел без неприятных последствий для общего состояния двигателя.

Ременной привод проще в эксплуатации. Но обрыв ремня приведет к таким же последствиям, как и выход из строя цепи. При этой конструкции ресурс гибкой связи составляет от 60 000 до 80 000 км.

Особенности регулирования

Для ГРМ назначение этой системы предполагает полную синхронность работы. Чтобы добиться исполнения этого условия, выполняют ряд регулировок. Это позволяет обеспечить в ГРМ правильное расположение деталей. Если нужные параметры нарушены, это приведет к сбоям в функционировании двигателя.

В ГРМ устройство этой системы предусматривает возможность регулирования следующих характеристик:

• Момента срабатывания клапанов впуска или выпуска.
• Величины временного диапазона, в течение которого впускные или выпускные отверстия удерживаются в открытом положении.
• Высоты подъема тарелок клапанных элементов.

Необходимость этих регулировок вызвана тем, что характеристики работы силового агрегата на холостых оборотах или под нагрузкой различны, что предъявляет соответствующие требования к ГРМ двигателя.

Добиться изменения перечисленных параметров, с учетом текущих условий, можно следующими способами:

• Регулированием вращения распределительного вала посредством муфты с гидроуправлением.
• Применением эксцентриков разной конфигурации.
• Использованием промежуточных рычагов для коррекции высоты подъема тарелок эксцентриковым валом.

Эти конструктивные условия расширяют вариативность ГРМ как системы газораспределения.

Распространенные неисправности ГРМ

Сложное устройство газораспределительного механизма допускает различные поломки. Учитывая условия эксплуатации, состояние деталей ГРМ, возможны следующие симптомы неисправностей:

• Отмечается стук в моторе, ухудшается динамика, машина теряет в мощности – нужна проверка теплового зазора, степени выработки эксцентриков, подшипников на распределительном валу.
• Силовой агрегат стучит на холодную – не исключен выход из строя гидрокомпенсаторов.
• Доносится шум от распредвала, из выхлопа исходят резкие хлопки – неправильно установлены фазы газораспределения.
• Выхлопные газы приобретают синий цвет, сокращается объем моторного масла – нарушена герметичность клапанных стержней за счет выработки уплотняющих колпачков, возможен износ клапанов по стойкам или их направляющих.

• Мотор работает с перебоями, отмечается падение мощности, перегрев силового агрегата, несмотря на отсутствие проблем с системой охлаждения – вероятен износ пружин, управляющих клапанами. При серьезных проблемах, клапанные элементы зависают, удерживая отверстия открытыми дольше необходимого периода времени. Это грозит контактом поршня с тарелкой клапана, что у современных автомобилей происходит очень редко.

Зная, для чего нужен ГРМ, понятна важность этой системы. Ведь любые нарушения в работе клапанов отрицательно скажутся на мощности, динамике мотора. Поэтому важно обеспечить штатную работу механизма газораспределения, чтобы избежать серьезных проблем с общим состоянием силового агрегата.

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:

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.

• цепь или ремень;
• шестерни валов;
• натяжитель (натяжной ролик);
• успокоитель и башмак.

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.

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:

• нижнее;
• верхнее.

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.

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.

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.

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

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.