ТО и ремонт ГРМ

Введение

Газораспределительный механизм (другое наименование – система газораспределения, сокращенное наименование – ГРМ) предназначен для обеспечения своевременной подачи в цилиндры двигателя воздуха или топливно-воздушной смеси (в зависимости от типа двигателя) и выпуска из цилиндров отработавших газов.

На широко распространенных четырехтактных поршневых двигателях внутреннего сгорания применяются  клапанные газораспределительные механизмы, поэтому устройство ГРМ рассмотрено именно на его примере.

Газораспределительный механизм имеет следующее общее  устройство:

• клапаны;
• привод клапанов;
• распределительный вал;
• привод распределительного вала.

1.впускной клапан, 2. распределительный вал впускных клапанов, 3. кулачек распределительного вала, 4.распределительный вал выпускных клапанов,                5. роликовый рычаг (коромысло), 6.Гидрокомпенсатор, 7. клапанная пружина,8. выпускной клапан, 9. головка блока цилиндров, 10. блок цилиндров.

Клапаны непосредственно осуществляют подачу в цилиндры воздуха (топливно-воздушной смеси) и выпуск отработавших газов. Клапан состоит из тарелки и стержня. На современных двигателях клапаны располагаются в головке блока цилиндров, а место соприкосновения клапана с ней называется седло.

Различают впускные и выпускные клапаны. Для лучшего наполнения цилиндров диаметр тарелки впускного клапана больше, чем выпускного.

Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью  пружины, а открывается при нажатии  на стержень. Пружина закреплена на стержне с помощью тарелки пружины и сухарей. Клапанные пружины имеют определенную жесткость, обеспечивающую закрытие клапана при работе. Для предупреждения резонансных колебаний на клапанах может устанавливаться две пружины меньшей жесткости, имеющие противоположную навивку.

Клапаны изготавливаются  из сплавов. Рабочая кромка тарелки  клапана усилена. Стержень впускного клапана, как правило, полнотелый, а выпускного – полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения.

Большинство современных  ДВС имеют по два впускных и  два выпускных клапана на каждый цилиндр. Помимо данной схемы ГРМ  используется трехклапанная схема (два впускных, один выпускной), пятиклапанная схема (три впускных, два выпускных). Использование большего числа клапанов ограничивается размером камеры сгорания и сложностью привода.

Открытие клапана  осуществляется с помощью привода, обеспечивающего передачу усилия от распределительного вала на клапан. В  настоящее время применяются  две основные схемы привода клапанов:

• гидравлические толкатели;
• роликовые рычаги.

Роликовые рычаги в качестве привода более предпочтительны, т.к. имеют меньшие потери на трение и меньшую массу. Роликовый рычаг (другие наименования – коромысло, рокер, от английского «коромысло») одной стороной опирается на стержень клапана, другой – на гидрокомпенсатор (в некоторых конструкциях на шаровую опору). Для снижения потерь на трение место сопряжения рычага и кулачка распределительного вала выполнено в виде ролика.

С помощью гидрокомпенсаторов в приводе клапанов реализуется нулевой тепловой зазор во всех положениях, обеспечивается меньший шум и мягкость работы. Конструктивно гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Гидравлический компенсатор, расположенный непосредственно на толкателе клапана, носит название гидротолкателя.

Распределительный вал обеспечивает функционирование газораспределительного механизма в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров и фазами газораспределения. Он представляет собой вал с расположенными кулачками. Форма кулачков определяет фазы газораспределения, а именно моменты открытия-закрытия клапанов и продолжительность их работы. Существенное повышение эффективности ГРМ, а следовательно и улучшение характеристик двигателя дает применение различных систем изменения фаз газораспределения.

На современных  двигателях распределительный вал  расположен в головке блока цилиндров, при этом различают две таких  схемы:

• одновальная – SOHC (Single OverHead Camshaft);
• двухвальная - DOHC (Duble OverHead Camshaft).

В связи с  применением четырех клапанов на один цилиндр предпочтение отдается двухвальной схеме ГРМ (один распределительный вал обеспечивает привод впускных клапанов, другой вал – выпускных).

Распределительный вал приводится в действие от коленчатого  вала с помощью привода, который  осуществляет его вращение в два  раза медленнее коленчатого вала (за один цикл работы двигателя конкретный клапан открывается только один раз). В качестве привода распределительного вала используются следующие виды передач:

• ременная;
• цепная;
• зубчатая.

Ременная и  цепная передачи приводят в действие распределительный вал, расположенный  в головке блока цилиндров. Зубчатая передача вращает, как правило, распределительный  вал в блоке цилиндров. Обиходное  название зубчатой передачи - "гитара" (по форме двух соединенных шестерен).

Ременная и  цепная передачи имеют как достоинства, так и недостатки, поэтому в  ГРМ применяются на равных. Цепной привод более надежный, но цепь тяжелее ремня, поэтому требует дополнительных устройств для натяжения и гашения колебаний.

Ременной  привод не требует смазки, поэтому на шкивы устанавливается открыто. Вместе с тем, ремень в сравнении с цепью имеет ограниченный ресурс. В качестве ременного привода распределительного вала широко используются зубчатые ремни. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 2

     ГРМ — сокращение от «газораспределительный механизм». Механизм распределения впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Осуществляется путём открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов цилиндров при помощи распределительного вала (распредвала) и кулачкового механизма. Распредвал имеет жёсткую синхронизацию вращения с коленвалом, реализованную с помощью зубчаторемённой или цепной передачи. Как правило, на высокофорсированных двигателях обрыв или проскальзывание ремня ГРМ или цепи ГРМ приводит к выходу двигателя из строя.

     В настоящее время  на рынке присутствуют различные  двигатели с системами сдвига фаз газораспределения.

     VTEC — технология  фирмы Honda. Регулировка заключается в использовании для регулируемого клапана 2 кулачков.

     VVT-i — технология фирмы Toyota. Регулировка производится поворотом распределительного вала относительно его приводной звёздочки.

     Valvetronic — технология фирмы BMW. Регулировка высоты подъёма клапанов за счёт изменения положения оси вращения коромысел.

     Различают одно- и двухвальные ГРМ, в зависимости от количества распределительных валов в головке блока цилиндров. В одновальном ГРМ (SOHC-single overhead camshaft) — один вал. В двухвальном (DOHC — double overhead camshafts)- соответственно два. Это в частности означает, что V-образный или оппозитный двигатель имеет два или четыре распределительных вала. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.1 Назначение, устройство и принцип работы 

     Газораспределительные механизмы различают по расположению клапанов в двигателе. Они могут  быть с верхним (в головке цилиндров) и нижним (в блоке цилиндров) расположением  клапанов. Наиболее распространен газораспределительный  механизм с верхним расположением  клапанов, что облегчает доступ к  клапанам для их обслуживания, позволяет  получить компактную камеру сгорания и обеспечить лучшее наполнение ее горючей смесью или воздухом.

     Газораспределительный механизм состоит из:

     распределительного  вала;

     механизма привода распределительного вала;

     клапанного  механизма.

     Работу  газораспределительного механизма  рассмотрим на примере двигателя  с V-образным расположением цилиндров.

     Распределительный вал находится в "развале" блока  двигателя, то есть между его правым и левым рядами цилиндров, и приводится во вращение от коленчатого вала через  блок распределительных шестерен. При  цепном или ременном приводе вращение распределительного вала осуществляется с помощью соответственно цепной или зубчатой ременной передачи.

     При вращении распределительного вала кулачок  набегает на толкатель и поднимает  его вместе со штангой. Верхний конец  штанги надавливает на регулировочный винт, установленный во внутреннем плече коромысла. Коромысло, проворачиваясь на своей оси, наружным плечом нажимает на стержень клапана и открывает  отверстие впускного или выпускного клапана в головке цилиндров  строго в соответствии с фазами газораспределения  и порядком работы цилиндров.

     Под фазами газораспределения понимают моменты начала открытия и конца  закрытия клапанов, которые выражаются в градусах угла поворота коленчатого  вала относительно мертвых точек. Фазы газораспределения подбирают опытным  путем в зависимости от числа  оборотов двигателя и конструкции  впускных и выпускных зависимости  от числа оборотов двигателя и  конструкции впускных и выпускных  патрубков. Заводы-изготовители указывают  фазы газораспределения для своих  двигателей в виде таблиц или диаграмм.

     Правильность  установки газораспределительного механизма определяется по установочным меткам, которые располагаются на распределительных шестернях или  приводном шкиве блока цилиндров  двигателя.

     Отклонение  при установке фаз приводит к  выходу из строя клапанов или двигателя  в целом. Постоянство фаз газораспределения  сохраняется только при соблюдении регламентируемого теплового зазора в клапанном механизме данной модели двигателя. Нарушение величины этого зазора приводит к ускоренному  износу клапанного механизма и потери мощности двигателя.

     Для правильной работы двигателя кривошипы  коленчатого вала и кулачки распределительного вала должны находиться в строго определенном положении относительно друг друга. Поэтому при сборке двигателя  распределительные шестерни вводятся в зацепление по имеющимся на их зубьях меткам: одной — на зубе шестерни коленчатого вала, а другой —  между двумя зубьями шестерни распределительного вала. На двигателях, имеющих блок распределительных шестерен, установка их производится также по меткам.

     Последовательность  чередования одноименных тактов в различных цилиндрах называется порядком работы цилиндров двигателя, который зависит от расположения цилиндров и конструктивного  исполнения коленчатого и распределительного валов.

     Распределительный вал служит для открытия и закрытия клапанов газораспределительного механизма  в определенной последовательности согласно с порядком работы цилиндров  двигателя.

     Распределительные валы отковывают из стали с последующей  цементацией и закаливанием токами высокой частоты. На некоторых двигателях валы отливают из

     высокопрочного  чугуна. В этих случаях поверхность  кулачков и шеек вала отбеливается и затем шлифуется. Для уменьшения трения между шейками и опорами  в отверстия запрессовывают стальные, покрытые антифрикционным слоем, или  металлокерамические втулки.

     Между опорными шейками распределительного вала располагаются кулачки, по два  на каждый цилиндр, — впускной и  выпускной. Помимо этого на валу крепится шестерня для привода масляного  насоса и прерывателя-распределителя и имеется эксцентрик для привода  топливного насоса.

     Шестерни  распределительных валов изготовляют  из чугуна или текстолита, приводную  распределительную шестерню коленчатого  вала — из стали. Зубья у шестерен косые, что вызывает осевое перемещение  вала. Для предупреждения осевого  смещения предусмотрен упорный фланец, который закреплен на блоке цилиндров  между торцом передней опорной шейки  вала и ступицей распределительной  шестерни.