ГАЗОРОЗПОДІЛЬНИЙ МЕХАНІЗМ (ГРМ)

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ (ГРМ)
ГАЗОРОЗПОДІЛЬНИЙ МЕХАНІЗМ (ГРМ)
Призначення і пристрій
Газорозподільний механізм (ГРМ) забезпечує своєчасний впуск в циліндри свіжого заряду горючої суміші і випуск відпрацьованих газів. Він включає в себе елементи приводу, розподільну шестерню, розподільний вал, деталі приводу клапанів, клапани з пружинами і напрямні втулки.
Розподільний вал служить для відкриття клапанів в певній послідовності у відповідності з порядком роботи двигуна. Распредвали відливають із спеціального чавуну або відковують із сталі. Тертьові поверхні розподільних валів для зменшення зносу піддані загартуванню за допомогою нагрівання струмами високої частоти.
Распредвал може розташовуватися в картері двигуна або в голівці блоку циліндрів. Існують двигуни з двома розподільними валами в головці циліндрів (багатоклапанних ДВЗ). Один використовується для управління впускними клапанами, другий – випускними. Така конструкція називається DOHC (Double Overhead Camshaft). Якщо один распредвал, то такий ГРМ іменується SOHC (Single OverHead Camshaft). Распредвал обертається на циліндричних шліфованих опорних шийках.
Привід клапанів здійснюється розташованими на розподільчому валу кулачками. Кількість кулачків залежить від кількості клапанів. У різних конструкціях двигунів може бути від двох до п'яти клапанів на циліндр (3 клапана – два впускних, один випускний; 4 клапана – два впускних, два випускних; 5 клапанів – три впускних, два випускних). Форма кулачків визначає моменти відкриття і закриття клапанів, а також висоту підйому.
Привід розподільного вала від колінчастого вала може здійснюватися одним з трьох способів: ремінною передачею, ланцюговою передачею, а при нижньому розташуванні распредвала - зубчастими шестернями. Ланцюговий привід відрізняється надійністю, але його пристрій складніше і ціна вища. Ремінний привід істотно простіше, але ресурс зубчастого ременя обмежений, а у разі його розірвання можуть настати тяжкі наслідки.
При обриві ременя распредвал зупиняється, а колінвал продовжує обертатися. Чим це загрожує? У простих двухклапанных моторах, де, як правило, поршень конструктивно не дістає до головки відкритого клапана, ремонт обмежується заміною ременя. В сучасних багатоклапанних двигунів при обриві ременя поршні вдаряються про клапана, «зависли» у відкритому стані. В результаті згинаються стрижні клапанів, а також можуть зруйнуватися напрямні втулки клапанів. У рідкісних випадках руйнується поршень.
Ще важче при обриві ременя доводиться дизелів. Так як камера згорання у них знаходиться в поршнях, то в ВМТ у клапанів залишається дуже мало місця. Тому при зависанні відкритого клапана руйнуються штовхачі, распредвал і його підшипники, велика ймовірність деформування шатунів. А якщо обрив ременя відбудеться на високих обертах, можливо навіть пошкодження блоку циліндрів.
Робочий цикл чотиритактного двигуна відбувається за два оберти колінчастого. За цей час повинні послідовно відкритися впускні й випускні клапани кожного циліндра. Тому распредвал повинен обертатися в два рази повільніше коленвала, а, отже, шестерня розподільного валу завжди в два рази більше шестерні коленвала. Клапани в циліндрах повинні відкриватися і закриватися в залежності від напрямку руху і положення поршнів в циліндрі. При такті впуску, коли поршень рухається від в. м. т. до н. м. т., впускний клапан повинен бути відкритий, а при тактах стиску, робочого ходу і випуску – закритий. Щоб забезпечити таку залежність, для правильної установки на шестернях ГРМ роблять мітки.
Привід клапанів може здійснюватися різними способами. При нижньому розташуванні розподільного вала в картері двигуна, зусилля від кулачків передається через штовхачі, штанги й коромисла. При верхньому розташуванні можливі три варіанти: привід коромислами, привід важелями і привід штовхачами.
Коромисла (інші назви – роликовий важіль або рокер) виготовляють із сталі. Коромисло встановлюють на порожнисту вісь, закріплену в стояках на головці циліндрів. Однією стороною коромисла впираються в кулачки розподільного валу, а інший впливають на торцеву частина стрижня клапана. В отвір коромисла для зменшення тертя запресовують бронзову втулку. Від поздовжнього переміщення коромисло утримується за допомогою циліндричної пружини. Під час роботи двигуна у зв'язку з нагріванням клапанів їх стрижні подовжуються, що може призвести до нещільної посадки клапана в сідло. Тому між стержнем клапана та носком коромисла повинен бути визначений тепловий зазор.
У другому варіанті распредвал розташовується над клапанами, і приводить їх у дію за допомогою важелів. Кулачки розподільного вала діють на важелі, які, повертаючись на сферичній голівці регулювального болта, іншим кінцем натискають на стержень клапана і відкривають його. Регулювальний болт укручений у втулку головки циліндрів і стопориться контргайкою. Існують ГРМ, у яких між важелем і клапаном встановлюється гідрокомпенсатор. Такі механізми не вимагають регулювання зазору.
І, нарешті, при третьому варіанті приводу розподільний вал при обертанні впливає безпосередньо на штовхач клапана. Існує три варіанти виконання штовхачів – механічні (тверді), гидротолкатели (гидрокомпенсаторы) і роликові штовхачі. Перший тип в сучасних моторах практично не використовується, у зв'язку з великою гучністю роботи і необхідністю частого регулювання зазору клапанів. Другий тип найбільш широко застосовується, так як не вимагає настройки і регулювання теплового зазору, а робота відрізняється м'якістю і набагато меншим шумом. Гідрокомпенсатор складається з циліндра, поршня з пружиною, зворотного клапана і каналів для підведення масла. Робота гидрокомпенсатора заснована на властивості нестисливості моторного масла, яке постійно заповнює внутрішню порожнину і переміщує поршень при появі зазору в приводі клапана.
Роликові штовхачі найчастіше застосовуються в спортивних і форсованих двигунах, так як дозволяють покращити динамічні характеристики автомобіля за рахунок зниження тертя. В місці контакту з кулачком розподільного валу у них знаходиться ролик. Тому кулачок не треться, а котиться по штовхальника. Внаслідок цього роликові штовхачі витримують більш високі навантаження і обороти, а також дозволяють забезпечити більш високий підйом клапанів. Недоліки – велика вартість і вага, а, значить, і великі навантаження на деталі ГРМ.
Клапани служать для періодичного відкриття і закриття впускних і випускних отворів каналів. Клапан складається з головки і стержня. Головка клапана має вузьку, скошену під певним кутом, фаску. Фаска клапана повинна щільно прилягати до фаски сідла. Для цієї мети їх взаємно притирають. Головки впускних і випускних клапанів мають неоднаковий діаметр. Для кращого наповнення циліндрів свіжим горючою сумішшю діаметр головки впускного клапана роблять більше. Клапани під час роботи двигуна нагріваються неоднаково. Випускні клапани, що контактують з відпрацьованими газами, нагріваються більше. Тому їх виготовляють з жаротривкої сталі.
Стрижень клапана циліндричної форми у верхній частині має виточку для деталей кріплення клапанної пружини. Стрижень випускного клапана - порожнистий, з натрієвим наповненням для кращого охолодження. Стрижні клапанів поміщають в напрямних втулках, виготовлених з чавуну або металокераміки. Втулки запресовують в головку циліндрів.
Клапан притискається до сідла за допомогою циліндричної сталевої пружини. Крім того, пружина не дає можливості клапану відриватися від коромисла. Пружина має змінний крок витків, що необхідно для усунення її вібрації. Інший варіант боротьби з вібрацією - установка двох пружин меншої жорсткості, що мають протилежну навивку. Пружина однією стороною впирається в шайбу, розташовану на головці циліндрів, а інший – в наполегливу тарілку. Наполеглива тарілка утримується на стержні клапана за допомогою двох конічних сухарів, внутрішній буртик яких входить у виточку стрижня клапана. Для зменшення проникнення масла по стержнів клапанів в камеру згоряння двигуна на стрижні клапанів надіті мастильновідображальні ковпачки.
04:14
2
RSS