Распредвал для форсированного двигателя

Существует три важных характеристики конструкции распредвала, которые управляют кривой мощности двигателя: величина подъема клапанов, продолжительность открывания клапана и фазы газораспределителя распредвала. Подъем клапана измеряется в миллиметрах и представляет собой максимальное расстояние, на которое клапан отходит от седла. Продолжительность открывания клапанов — это отрезок времени, измеряемый в градусах поворота коленчатого вала.

Продолжительность можно измерить несколькими различными путями, но из-за того, что поток минимален при малом подъеме клапана, продолжительность обычно измеряется после того, как клапан поднялся от седла на малую величину, часто составляющую 0,5 или 1,2 мм. К примеру, конкретный распредвал может иметь продолжительность открывания в 250 град. поворота при подъеме в 1,27 мм. Таким образом, при использовании подъема толкателя в 1,27 мм в качестве точек начала и остановки подъема клапана, распредвал будет удерживать клапан открытым в течение 250 град. поворота коленчатого вала. Если продолжительность открывания клапана измеряется при нулевом подъеме (когда он находится у седла или только отходит от него), то продолжительность будет составлять 330 град. или более положения коленчатого вала в моменты, когда определенные клапаны открываются или закрываются, часто называются фазами газораспределения распределительного вала. К примеру, распредвал может открывать впускной клапан при 30 град. до ВМТ и закрывать его при 70 град. после НМТ.

Каждый из этих критериев конструкции связан с другими и модификация одного повлияет на то, как другие улучшат или ухудшат работу двигателя. Но, вообще говоря, увеличение подъема клапана и продолжительности его открывания или оптимизация фаз газораспределения увеличивают мощность. После небольшого увеличения типичных данных стандартного агрегата кривая мощности смещается выше в область оборотов. Когда продолжительность открывания и, в меньшей степени подъем увеличиваются еще больше, двигатель может быть даже неспособен работать на низких оборотах. «Гоночные » распредвалы с большой продолжительностью открывания часто имеют низкооборотный. предел «холостого хода» 2.000 об/мин или даже выше, Распредвалы с большой продолжительностью открывания можно сделать более «гражданскими » путем изменения времени открывания и закрывания клапанов, но жертвой компромисса станет максимальная мощность. Из трех главных характеристик, регулируемых распредвалом — продолжительности открывания клапанов, высоты подъема клапанов и фаз газораспределения — именно продолжительность открывания наиболее хорошо известна конструкторам форсированных двигателей. Это является следствием прямого влияния продолжительности открывания клапанов на мощность двигателя. Из общих соображений можно сказать, что чем дольше удерживаются открытыми клапаны (особенно впускной клапан), тем большая максимальная мощность двигателя будет в результате получена. Если продолжительность открывания клапана увеличивается более определенной величины, дополнительная максимальная мощность будет получена ценой качества работы двигателя на низких оборотах. Для гоночных двигателей максимальная мощность является практически единственной целью, но для «обычных » автомобилей с форсированными двигателями очень важными являются приемистость и крутящий момент на низких оборотах.

Увеличение высоты подъема клапана может быть полезным вкладом в увеличение мощности, т. к. оно может добавить мощность без существенного влияния на характеристики двигателя на низких оборотах. В теории решение может показаться простым: конструкция распредвала с короткой продолжительностью открывания клапанов для увеличения максимальной мощности. Теоретически это будет работать. Однако, механизмы привода клапанов не такие простые. В этом случае, высокие скорости движения клапанов, существенно уменьшают надежность двигателя.

Когда продолжительность открывания клапана уменьшается, то на перемещение клапана из закрытого положения (у седла) до полного подъема и возвращения обратно остается меньше времени. Когда продолжительность становиться еще короче, потребуются клапанные пружины с увеличенным усилием, и часто становится механически невозможным приводить в движение клапаны даже при относительно низких оборотах.

Таким образом, какое всё-таки значение высоты максимального подъема клапана является практичным и надежным? Распредвалы с величиной подъема, большей 12,7 мм, находятся в той области, которая непрактична для обычных двигателей (как минимум для двигателей со штангами в приводе клапанов). Распредвалы с продолжительностью такта впуска менее 2.850, сочетающейся с величиной подъема клапана более 12,7 мм, обеспечивают очень высокие скорости открывания и закрывания клапанов. Это создает нагрузки на механизм привода клапанов, что заметно уменьшает надежность кулачков распредвала, клапанных пружин, стержней клапанов, направляющих втулок клапанов. Хотя вал с высокими скоростями подъема клапанов может хорошо работать в начале эксплуатации, срок службы его и направляющих втулок клапанов может не превышать 20.000 км. К счастью, большинство фирм-производителей распредвалов конструируют валы так, что обеспечивается хороший компромисс между значениями подъема и продолжительности открывания клапанов, при значительном сроке службы и надежности.

Наиболее подробно обсуждаемые высота подъема клапанов и продолжительность такта впуска, не являются единственными характеристиками конструкции распредвала, которые влияют на выходную мощность двигателя. Моменты, в которые клапаны открываются и закрываются по отношению к положению распределительного вала, являются такими же важными параметрами для оптимизации характеристик двигателя. Эти фазы газораспределения распредвала указаны в таблице данных, прилагаемой к любому качественному распредвалу. Эта таблица данных числами и графически иллюстрирует угловые положения распредвала, когда впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются. Они определяются точно в градусах поворота коленчатого вала перед (или после) ВМТ или НМТ.

Продолжительность открывания клапанов можно легко рассчитать из данных по фазам газораспределения, имеющихся в таблице. К примеру, для определения продолжительности открывания впускного клапана сложите момент открывания (в градусах перед ВМТ), момент закрывания (в градусах после НМТ) и 180 град. (продолжительность всего такта впуска). Если распредвал открывает впускной клапан в 27 град.. до ВМТ и закрывает его в 63 град. после НМТ, то продолжительность открывания клапана будет составлять 27 + 63 + 180 = 270 град.

Теперь давайте глубже погрузимся в соотношения фаз газораспределения распредвала и мощностью. Предположим, что у нас есть два распредвала, валы А и В. Оба вала имеют одинаковую продолжительность открывания клапана в 270 град., и они оба имеют одинаковую форму впускных и выпускных кулачков. Распредвалы такого типа обычно относят к конструкциям с «одним профилем». Однако распредвалы такого типа А и В не идентичны. Вал А имеет кулачки, расположенные так, что впускной клапан открывается за 27 град. до ВМТ и закрывается в 63 град. после НМТ, а выпускной клапан открывается за 71 град. до НМТ и закрывается в 19 град. после ВМТ. Для облегчения чтения можно представить эти данные по фазам газораспределения впускных и выпускных клапанов как 27 — 63 — 71 — 19. Вал В, соответственно, имеет фазы газораспределения 23 — 67 — 75 — 15. Вопрос состоит в следующем: если установить эти распредвалы на наш испытываемый двигатель, как они повлияют на мощность? Ответ будет таким: вал А, вероятно обеспечит большую мощность, но двигатель будет иметь более узкую кривую мощности и худшие характеристики в режимах холостого хода/частичного открывания дроссельной заслонки, чем вал В. Почему? Изменения в работе этих двух распредвалов, очевидно, не связаны с продолжительностью открывания клапанов или величиной их подъема: оба эти параметра остаются одинаковыми. Различия в кривых мощности являются результатом изменений в фазах газораспределения или, что более обще, в углах между центрами кулачков для каждого распредвала.

Угол между центрами кулачков является угловым смещением между центральной линией кулачка впускного клапана (часто называемогo просто впускным кулачком) и центральной линией кулачка выпускного клапана, (называемого выпускным кулачком).

Угол соответствующего цилиндра обычно измеряется в углах поворота распределительного вала, так как мы обсуждаем смещение кулачков друг относительно друга, которое является одним из нескольких моментов, когда характеристика распредвала указывается в градусах поворота распредвала, а не в градусах поворота коленчатого вала. Это не касается двигателей, использующих два распредвала в головке блока цилиндрoв.

Угол непосредственно влияет на перекрытие клапанов, т. е. на период, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно. Перекрытие клапанов измеряется в углах поворота коленчатого вала. Когда угол между центрами кулачков уменьшается, то моменты закрывания выпускного клапана и открывания впускного клапана будут перекрываться больше. Следует помнить, что на перекрытие клапанов также влияет изменение продолжительности открывания: когда продолжительность открывания увеличивается, перекрытие клапанов тоже увеличивается.

По какой метке выставлять распредвал на классике. Как выставить перекрытие клапанов в классическом двигателе ваз

Тема статьи — разрезная шестерня 21214. Смысл этого механизма сводится к тому, чтобы достаточно точно выставить метки ГРМ двигателя. На карбовых движках на это и внимания обращали мало. На инжекторах этот номер не катит, можно и «чек энджин» получить. Кто сам перебирал наши движки или хотя бы присутствовал при вскрытии, видели, что метки почти никогда в «ноль» не встают. «Чудо» конечно случается, но при идеальных условиях. Поскольку чаще всего уже немного «вытянута» цепь, разболтан натяжитель и «съедены» звезды — зуб или ползуба по метке на шестерне распредвала не совпадают. А это до 10-15 градусов.

Вообще наверное правильно будет сказать что разрезная звезда распредвала является подготовительной операцией для установки тюнингового распредвала. Как и замена доработанных тарелок она не является обязательной для стокового двигателя. Но если речь идет о тюнинге, то данная деталь почти обязательна.

Регулировка клапанов

При появлении стуков и нестабильной работы, повышенной вибрации следует обратить внимание на клапана.

Если фазы газораспределения газораспределительного механизма нарушены, срабатывают не точно, то есть не поступает полного объема газа в рабочую область цилиндров, не происходит полного сгорания топливно-воздушной смеси в рабочей камере, и не продуваются цилиндры. Это все сопровождается появлением ударной нагрузки кулачков распределительного вала на приводной рычаг и стержень вала. Также увеличивается расход топлива и моторного масла. Что будет, если ездить с не отрегулированными клапанами? Ответ: быстрый износ деталей двигателя, увеличение стоимости и времени ремонта.

Наибольшую опасность для мотора автомобиля является зазор меньше допустимого. Слишком маленький зазор между рычагом привода и кулачком распредвала препятствует шляпке клапана плотно сесть в свое посадочное место на головки блока цилиндров. Через не севший клапан из камеры сгорания выбиваются газы сгоревшей топливно-воздушной смеси. Из-за этого шляпка выпускного клапана по периметру начинает сгорать.

Резиновые маслоотражатели, они же маслаки, из-за сгоревшей шляпки клапана также сгорают, что ведет к увеличению расхода моторного масла. Если износ деталей мотора большой, то, возможно, лучше и легче будет сделать свап двигателя своими руками или же в СТО.

Читать еще: Двигатель ваз 2103 расход топлива на 100 км

Даже, если в вашем двигателе не ременная передача, а цепная, то в случае, если не поменять цепь до истечения ее ресурса, то клапана погнутся о поршне, как, например, в двигателе sr20det производства Nissan.

На какие неисправности указывает стук распределительного вала

В некоторых случаях при пуске холодного двигателя появляется посторонний глухой стук в клапанной крышке. Это связано с тем, что у «холодного» ДВС смазка в трущихся деталях отсутствует и после запуска моторное масло начинает смазывать трущиеся детали, в результате чего стук впоследствии пропадает.

На появление стука влияют:

неисправность постели распредвала;
деформация распредвала или его частей;
естественный износ кулачков распредвала;
неисправность системы смазки, в том числе низкое качество или несвоевременная замена моторного масла;
неправильный процесс подачи топлива.

Порядок регулировки клапанов ВАЗ 2101-2107

Сначала подготавливаем автомобиль:

подождать пока двигатель остынет, если он работал;
поставить машину на ровное место;

Порядок регулировки клапанов:

Снять крышку воздушного фильтра и сам фильтр.
Отсоединить трубки крепления фильтра и демонтировать крепление.
Снимаем тросик управления воздушной заслонки (подсос).
Снять тягу дроссельной заслонки.
Выкручиваем гайки крепления клапанной крышки и снимаем ее.
Перед регулировкой клапанов, сразу проверяем как натянута цепь. Если натяжка не нормальная, придется проводить работы заново.
Снимаем крышку трамблера (распределителя).
Устанавливаем в 4-м цилиндре поршень в верхнюю мертвую точку (ВМТ). ВМТ устанавливаются с помощью меток на шкиве коленвала ДВС и крышке привода распределительного вала, также метки нанесены на шестерни распредвала и крышки распредвала.Метку выставляют специальным ключом для болта шкива коленвала ДВС. Если нет ключа, можно выставить 4-й поршень в ВМТ вращая одно из задних колес. Поднять одну сторону домкратом, рычаг переключения скоростей поставить на 4-ю передачу, чтобы было легче крутить и медленно крутить колесо. При выставлении меток без ключа, потребуется помощник, который будет смотреть на метки.
Когда метки на распредвале и на крышке распредвала совместились, проверяем, чтобы метки на коленвале также совпали. Также можно проверить, совпали ли метки на бегунке трамблера. Контактный вывод должен быть направлен на вывод провода высокого напряжения четвертого цилиндра. Как определять, раннее или позднее зажигание, мы уже разбирала в другой статье.

После совпадения меток приступаем к настройке зазоров клапанов.

Правильный порядок регулировки клапанного механизма ВАЗ «Классика» 2101-2107.
Угол проворота коленчатого вала	Регулируемые клапана
8 и 6
180	4 и 7
360	1 и 3
540	5 и 2

Как определить верхнюю точку сжатия

Проще всего выявить ее можно по положению свечи. Лучше будет открутить свечу и на ее место установить длинную отвертку в качестве ориентира.

Нужно установить пятую передачу и начать вращать приподнятое колесо. С помощью такой, не самой хитрой, уловки будет легко определить верхнюю точку сжатия. По торчащей отвертке станет отчетливо видна верхняя точка. Тогда можно остановиться.

То же проделывают с остальными цилиндрами. Когда цилиндр приведен в нужное положение, с помощью контргайки следует отрегулировать люфт так, чтобы щуп в него проходил с небольшим давлением. Стоит учесть, что после изменения положения механизмов может измениться и величина зазора клапана Нивы.

Далее требуется скорректировать положение клапанов остальных думмисов. Производится регулировка клапанов Нивы по очередности работы думмисов. Определить ее можно, провернув коленчатый вал пусковой рукоятью.

Поворачивать необходимо строго по часовой стрелке, на половину его оборота. Далее следует вращать коленчатый вал по часовой стрелке до тех пор, пока отметка на шестеренке не совпадет с отметкой на корпусе подшипников точь-в-точь. Теперь возможна регулировка зазоров клапанов Нивы, выпускающих выхлопные газы, четвертого думмиса, осуществляющего доступ горючего вещества в третий цилиндр.

Одновременно удерживая болт регулировки, необходимо ослабить контргайку. Корректируя положение этого болта, отрегулировать люфт до необходимых требований. Критерий, по-прежнему, тот же. Измерительный щуп должен проходить в зазор не слишком легко, но и не слишком тяжело. Цель регулировки – слаженная работа мотора.

По завершению действий надо проверить, насколько верно произведена регулировка. Для это надо завести мотор, прогреть, прослушать, как он работает. Важно, чтобы не было лишних шумов и гулов. Эти симптомы говорят о том, что детали в некоторых местах могут быть неправильно прилажены, разбиты или что ширина зазора не соответствует нормативной.

Видео

В этом видео показана регулировка клапанов на ВАЗ 2106.

Видео про регулировку теплового зазора для машин ВАЗ 2101, 2102, 2103, 2104, 2105, 2106, 2107.

Для тех, кто хочет послушать как стучат клапана на «классике» Ваз.

1. Сначала меняем штатные распредвалы на новые спортивные вместе с разрезными шестернями.

2. Затем путём сравнения стандартных шестеренок и разрезных, наносим метки на новые шестерни (в тех же местах, где и на стандартных). По этим меткам выставляем перекрытие клапанов (пусть и немного неточное). Поршни первого и четвертого цилиндра поднимаем в верхнюю мертвую точку, в момент, когда цилиндр буквально через полградуса начнет свое движение вниз, и затем ставим ремень ГРМ.

Определяем необходимость замены распредвала

Необходимость ремонта или замены распределительного вала можно узнать только после его дефектовки, которая возможна только при снятом распредвале и наличии специальных инструментов.

Прежде чем вынуть распредвал из постели, нужно проверить его на осевое смещение. Для этого нужно несильно стукнуть по постели и если появится стук, то, скорее всего, распредвал неисправен.

В целом, диагностику распределительного вала можно провести без специального инструмента, визуально. Однако такой способ позволяет выявить только визуальные дефекты (царапины, задиры, трещины, износ кулачков в виде «огранки»), тогда как

При помощи микрометра проверьте диаметр опорных шеек и опор корпуса распредвала. При отклонении размеров от допустимых их можно отремонтировать, но очень часто проще купить новые запчасти, так как восстановление ремонтных размеров обходится дороже.

Пока доступ к частям газораспределительного механизма открыт (снят распредвал), то обязательно осмотрите и другие его составляющие: коромысла, маслосъемные колпачки, пружины и других детали.

четверг, 9 июня 2020 г.

Как выставить перекрытие клапанов в классическом двигателе ВАЗ

Разрезные шестерни ГРМ Ваз классика

Веерный набор щупов

Метки соответствующие положению коленвала в ВМТ (инжектор)

Метки соответствующие положению коленвала в ВМТ (карбюратор)

2. Заменяем стандартную звездочку разрезной, фиксируя на ней болты используемые для смещения фаз.

Метки на шестерне ГРМ и корпусе распредвала

3. Вращаем коленвал на 1 оборот и этом положении, кулачки не давят на рокера и устанавливаем в первом цилиндре зазор между рокером и распредвалом размером 1мм !

Установка зазора клапанов

4. Вращаем коленвал опять, выставляя его по метке, метка на звездочке распредвала при этом будет снова находится близ прилива на корпусе РВ.

5. Проверяем зазоры на обоих клапанах 1-го цилиндра используя щупы различной толщины, у нас получатся к примеру зазоры – впуск 0.1мм и выпуск 0.3мм.

6. Минимально вращая коленвал на несколько градусов в обе стороны, добиваемся чтобы зазор на обоих клапанах стал одинаковым – 0.2мм, это и есть точка перекрытия клапанов.

7. Ослабляем винты на разрезной шестерне, теперь ее внешнюю часть можно смещать вращая совместно с коленвал, распредвал при этом будет оставаться неподвижным. В этом положении выставляем коленвал максимально точно по метке в ВМТ или при необходимости смещаем для выставления в опережение или запаздывание. Распредвал при этих манипуляциях должен оставаться неподвижным в ранее найденном моменте перекрытия.

8. Затянув винты на разрезной шестерне, вращаем коленвал на 1 оборот и регулируем клапана приводя зазор клапанов к заводским рекомендациям.

Баланс фаз газораспределения

Сейчас многие могут сказать — ну круто, нужно дольше делать перекрытие клапанов. Почему короткий промежуток? Ведь продувка лучше, наполняемость больше, мощность растет.

Но не все так просто. Если взять рядовые автомобили, со старыми технологиями, где нет фазорегуляторов, то здесь делают усредненные значения – как для высоких, так и для низких оборотов.

Смотрите в чем смысл:

Если сделать большое перекрытие клапанов. То есть впускные клапана будут открываться намного больше и раньше, как собственно и выпускные. То на низких оборотах такой двигатель будет работать нестабильно или даже вообще будет глохнуть. НО почему? Да все просто — отработанные газы смогут выходить во впуск и там смешиваться с новой топливной смесью, обедняя ее, ведь большого потока нет! Таким образом работать мотор на низах будет хуже. Однако на высоких оборотах продувка будет действительно лучше.

Однако если у вас есть фазовращатели, либо один (обычно на впуске), либо два (впуск и выпуск). Тогда вы можете менять фазы исходя из ваших потребностей.

Простыми словами:

Когда обороты низкие. То перекрытие вообще нет, либо оно минимально, ибо нет потребности — переваривать большое количество воздушно-топливной смеси
Когда обороты средние или тем более высокие. Тогда «фазовращатели» могут менять угол, делая фазы больше, и перекрытие также больше. Тогда продувка и наполняемость будут лучше.

Как видите все очень просто.

Сейчас современные иномарки идут как минимум с одной фазокрутилкой (на впуске). Этот мотор при высоких оборотах получается мощнее и зачастую экономичнее.

Последствия неправильного выставления меток

Если метки ГРМ были выставлены неправильно, могут возникнуть тяжёлые последствия для автомобиля.

Наиболее распространённые случаи:

Из-за сбитых фаз ГРМ клапаны могут деформироваться при работе двигателя, причём повреждения будут накапливаться.
Произойдёт деформация клапанов – загиб. Хотя в 8-клапанном двигателе такого не произойдёт.
Из-за деформации клапанов, головка цилиндра может быть повреждена. И как следствие выйдут из строя направляющие втулки, и на главных силовых элементах возможно появление трещин.
Поршневой механизм может перегореть из-за неправильного расположения меток ГРМ.
На свечах появится масляной остаток. Плюс ухудшается зажигательный момент топливной смеси.
А также возникают другие неприятные последствия.

Газораспределительный механизм. Назначение и устройство ГРМ

В легковом автомобиле двигатель не сможет функционировать должным образом без четкой и слаженной работы ГРМ. Он отвечает за своевременный впрыск горючего в цилиндры, а также выводит из системы отработанный газ. Еще одна важная особенность — метки ГРМ. Нужно четко соблюдать их, в противном случае впрыск и выпуск газов собьются.

Это устройство обладает сложной конструкцией. ГРМ состоит из таких деталей и механизмов: приводные элементы, распределительный вал и распределительная шестерня, элементы привода клапана, непосредственно клапан и пружины, а также направляющие втулки. Работа газораспределительного механизма синхронизируется с зажиганием и впрыском.

Читать еще: Что происходит с двигателем когда не работает одна из свечей

Распределительный вал

Работа распределительного вала заключается в том, чтобы открывать клапаны в том порядке, который необходим для правильного функционирования двигателя. Для производства этих деталей используют чугун либо же специальную сталь. Чтобы уменьшить износ детали, ее поверхности закаляются при помощи тока высокой частоты, при этом они нагреваются.

Классификация двигателей в зависимости от числа распредвалов

В зависимости от количества распредвалов двигатели подразделяют на двойные (DOHC — Double Overhead Camshaft) и одинарные (SOHC — Single Overhead Camshaft). Если рассматривать двигатель типа DOHC, то там один распредвал управляет впускными, а другой — выпускными клапанами. В SOHC эти функции выполняет один распредвал.

Привод клапанов выполняется с помощью кулачков, которые закреплены на распредвале. Их число напрямую зависит от количества клапанов. В зависимости от конструкции двигателя оно может колебаться от двух до пяти на один цилиндр. Есть различные конфигурации клапанов: два впускных и один выпускной, по два каждого типа, три впускных и два выпускных. Форма же кулачков отвечает за то, как именно будет открываться и закрываться клапан, время его открытия и высоту подъема.

Привод распредвала: общая информация

Привод распредвала от коленвала может осуществляться тремя различными способами: с помощью ремня (ременная передача), цепи (цепная передача), а если конфигурация двигателя предусматривает нижнее расположение распредвала, то с помощью зубчатых шестеренок. Самым надежным по праву считается именно цепной привод, но он отличается сложностью конструкции и высокой ценой. Ременной же привод гораздо проще, но и ресурс работы у его ремня ниже, а если тот порвется, последствия могут быть плачевными.

Если ремень обрывается, то работа распредвала останавливается, а коленвал продолжает работать. Чем же это грозит? Если двигатель многоклапанный, то при работе поршни будут ударяться о клапаны, которые остаются в открытом состоянии. Это может не только повредить стержни, но и направляющие втулки. Может даже разрушиться сам поршень. В простых двуклапанных двигателях такой проблемы нет, поэтому там ремонт ограничивается всего лишь заменой ремня.

Если обрывается ремень газораспределительного механизма на дизельном двигателе, то последствия будут еще тяжелее, чем на бензиновом. Поскольку камера сгорания находится в поршнях, у клапанов очень мало места. Так что если клапан зависает в открытом положении, то разрушаются на только стержни и втулки, но и распредвал, подшипники, толкатели, есть высокий шанс деформации шатунов. А если ремень обрывается на высоких оборотах, то можно даже повредить блок цилиндров.

Привод газораспределительного механизма: разновидности

В зависимости от расположения распредвала существует несколько видов привода ГРМ. Если распредвал имеет нижнее расположение, то усилие на клапаны передается с помощью толкателей, штанг и коромысел. Если же распредвал находится вверху, есть три варианта работы привода: коромыслами, толкателями и рычагами.

Коромысла также называют рокерами или роликовыми рычагами, они изготавливаются из стали, крепятся на ось, которая установлена в головке цилиндра на стойки. Коромысла упираются в кулачки распредвала, а также воздействуют на торец стрежня клапана. Для того чтобы уменьшить трение во время их работы, в отверстие запрессовывают специальную втулку.

Если распредвал располагается над клапанами, то они приводятся в движение посредством рычагов. Кулачки распредвала воздействуют на стержень клапана. Есть разновидности ГРМ, в которых ставится гидрокомпенсатор между рычагом и клапаном. Такие экземпляры не требуют регулировки зазора.

В третьем варианте распредвал воздействует непосредственно на сам толкатель клапана. Толкатели бывают механическими, гидро- и роликовыми. Первые практически не используют, так как они слишком шумные, а также требуют регулировки зазора. Самым популярным является второй тип, поскольку гидротолкатели не требуют такой регулировки и работают на порядок тише. Они действуют на основе моторного масла, оно постоянно заполняет внутренние полости и таким образом смещает поршень при появлении зазора.

Часто роликовые толкатели используют в форсированных двигателях, так как они улучшают динамику за счет снижения трения. Все дело в том, что при взаимодействии кулачок катится по толкателю, а не трется, так как в том месте расположен ролик.

Клапаны

Клапанное распределение получило наибольшее распространение в силу своей простоты и высокой надежности. Оно позволяет наиболее эффективно воплощать в жизнь назначение газораспределительного механизма.

Задача клапанов — это открытие впускных и выпускных каналов в определенное время. Сам клапан имеет довольно простое строение — головка и стержень. Для впускных и выпускных клапанов головки имеют разные диаметры. Поскольку выпускные при работе нагреваются гораздо больше (так как они контактируют с отработанными нагретыми газами), их делают из теплоустойчивой стали.

На стержнях в верхней части есть выточка для крепления деталей клапанной пружины. Сами они изготовлены полыми, с наполнением из натрия (обеспечивается лучшее охлаждение). Стержни закреплены во втулках, которые делаются из металлокерамики или чугуна. Втулки, в свою очередь, запрессовываются в головки цилиндра.

Возможные неисправности в ГРМ

Так как газораспределительный механизм состоит из большого количества деталей, логично будет предположить, что существует большой риск его поломки. Среди самых распространенных причин можно выделить следующие:

— износ подшипников или толкателей клапана — можно определить по повышенному шуму мотора;

— неполадки с гидрокомпенсаторами — проявляются в виде стука при работе двигателя;

— прогорание клапанов или образование нагара в системе;

— износ сальников клапана — масло попадает в систему и начинает сгорать в цилиндрах;

— износ ремня или цепи ГРМ — падает мощность двигателя, он шумит, происходят сбои в фазах работы.

Стоит сказать, что на современных авто ГРМ выполнен достаточно качественно, это значительно повышает его эксплуатационный срок. Ведь если, например, взять газораспределительный механизм ВАЗ 2106, то можно увидеть, что он нуждался в постоянном уходе, регулировке клапанов и замене тех или иных деталей.

Признаки, по которым можно определить, что газораспределительный механизм неисправен, — это посторонние звуки в выпускном и впускном трубопроводах (хлопки или шум), уменьшение компрессии, металлический стук или падение мощности двигателя. Появление этих признаков сигнализирует о том, что ГРМ неисправен и необходим его ремонт.

Рабочий цикл двигателя и ГРМ

По стандарту рабочий цикл ДВС осуществляется за 2 поворота коленвала. В этот промежуток времени должны открыться и закрыться в определенной последовательности клапаны каждого цилиндра. Поэтому распредвал всегда вращается медленнее, чем коленвал. Соответственно, размеры шестерен у этих валов разные (у распредвала больше). Клапаны же открываются в зависимости от направления и движения цилиндров в двигателе. То есть во время такта впуска впускные клапаны открыты, и наоборот — при выпуске они закрыты. Именно с этой целью на шестерни наносятся метки ГРМ.

Газораспределительные фазы

Теория говорит, что клапаны должны открываться в моменты прохождения цилиндров через мертвые точки. Но поскольку процесс инерционен, а также при учете повышенных оборотов коленвала, этого времени явно недостаточно для впрыска смеси и выпуска отработанных газов. Поэтому впускной клапан открывается еще до того как цилиндр займет положение в верхней мертвой точке (с упреждением примерно 9-24 градуса поворота коленвала), а закрытие происходит во время прохождения цилиндром нижней мертвой точки (упреждение 51-64 градуса).

Выпускной клапан открывается примерно за 44-57 градусов до того как цилиндр займет положение в нижней мертвой точке. Закрывается он примерно на 13-27 градусах прохождения ее цилиндром.

В процессе работы двигателя бывают моменты, когда открыты оба клапана. Это положение предназначено для продувки цилиндров свежей горючей смесью с целью их очистки от излишних продуктов сгорания. Оно называется перекрытием клапанов.

Моменты, когда происходит открытие или закрытие клапана относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения, они рассчитываются в градусах поворота коленвала.

Ремонт газораспределительного механизма

Естественно, что такая важная часть автомобиля, как ГРМ, просто не потерпит небрежного обращения. Конечно, газораспределительный механизм двигателя — достаточно надежный узел, но даже его можно сломать полностью. Одной из причин поломок может стать некачественный ремонт. Поэтому стоит внимательно относиться к этому.

Что нужно знать?

Первое, что нужно знать, перед тем как проводить ремонт газораспределительного механизма своими руками, — то, что его выполнить очень трудно. Для этого нужны технические навыки, которые вряд ли есть у обычного автомобилиста. Также будут необходимы определенные инструменты, которые можно найти далеко не в каждом гараже. Да и любое неосторожное движение может вызвать последствия, которые окажутся гораздо хуже, чем первоначальная поломка. Поэтому всегда стоит доверять ремонт ГРМ своего автомобиля только проверенным специалистам.

Устройство газораспределительного механизма таково, что чаще всего в процессе его эксплуатации выходят из строя движущиеся части: клапаны, кулачки, распредвал. Ели повреждения или неисправности не критические, вполне можно обойтись и без замены каких-либо деталей. Но если они будут серьезными, нужно быть готовым тратить деньги на покупку и установку новых запчастей. Определенную сумму придется также выложить и за саму процедуру ремонта.

Полезные советы

Как и любая другая техника, автомобиль может работать долго и безотказно, если его правильно эксплуатировать. И наоборот, небрежное обращение с ним только увеличит шанс поломок.

Газораспределительный механизм — это одна из важнейших частей, без которых двигатель не сможет функционировать. Поэтому забота о нем — фактор, который не стоит упускать из виду.

Как же уберечь ГРМ от поломок?

Во-первых, всегда нужно использовать только качественное топливо. Если оно будет с посторонними примесями, могут засориться выходы клапанов, будет давать перебои двигатель. То же самое касается и комплектующих — бракованные запчасти долго не проработают и нанесут только вред. Так что всегда стоит выбирать для своего авто только лучшие детали и расходные материалы.

Не менее важный фактор — правильная эксплуатация. Не стоит подвергать автомобиль перегрузкам, которые будут вредными для него. Перегрев двигателя, работа с неисправными узлами, длительная эксплуатация без техобслуживания снижают срок работы машины и разрушают ее узлы и детали. Поэтому правилами эксплуатации авто также не стоит пренебрегать.

Газораспределительный механизм

Механизм газораспределения должен удовлетворять следующим основным требованиям: своевременно открывать и закрывать впускные и выпускные отверстия цилиндров двигателя, обеспечивать возможно лучшее наполнение цилиндров свежим зарядом и очистку цилиндров от отработавших газов; надёжно изолировать внутреннее пространство цилиндров от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

Механизмы газораспределения в зависимости от конструкции подразделяют на: клапанные, оконные, золотниковые и смешанные.

В современных автотракторных двигателях получил широкое применение клапанный механизм газораспределения. В зависимости от расположения клапанов различают три вида механизмов: с нижними (боковыми) клапанами, которые расположены в блоке цилиндров; с верхними (подвесными) клапанами, расположенными в головке цилиндров; смешанный или комбинированный, при котором клапаны располагаются в блоке и головке цилиндров.

Читать еще: Что нужно сделать чтобы двигатель тиха работал

Механизм с нижним расположением клапанов более прост и дешев в изготовлении. Но при этом конструктивно удлиняется камера сгорания и тем самым увеличивается поверхность охлаждения. В такой камере увеличивается длина пути пламени, а, следовательно, и время процесса сгорания топлива, что способствует возникновению детонации. В свою очередь детонация ограничивает возможность увеличения степени сжатия для повышения мощности и экономичности двигателей.

Рис. 1.10. Верхнеклапанный ГРМ

Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов конструктивно сложнее механизма с нижним расположением клапанов, однако он обеспечивает лучшее наполнение цилиндров, увеличение степени сжатия, понижения тепловых потерь через стенки камеры сгорания и, следовательно уменьшает удельный расход топлива.

Например, дизели имеют в основном механизмы газораспределения с верхним расположением клапанов. Это объясняется тем, что дизели имеют высокую степень сжатия, а значит и малый объём камеры сгорания. При этом клапан можно разместить только в головке цилиндров, т.к. размещение их в блоке цилиндров неизбежно привело бы к увеличению объёма камеры сгорания.

Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов состоит из распределительного вала с кулачками, толкателей, штанг, коромысел, клапанов, направляющих втулок, клапанных пружин.

Вращение от коленвала двигателя через зубчатые колёса передаётся на распредвал. Кулачёк распредвала поднимает толкатель, который передаёт усилие на штангу, поворачивающую коромысло. Коромысло передаёт усилие на стержень клапана и, преодолевая сопротивление клапанных пружин, заставляет его перемещаться и открывать впускное отверстие. Клапаны перемещаются в направляющей втулке, запрессованной в головке блока цилиндров.

Максимальное открытие клапана происходит в то время, когда толкатель находится на вершине кулачка распредвала. При дальнейшем повороте распределительного вала кулачёк выходит из-под толкателя, и клапан под действием пружин занимает прежнее место, плотно закрывая отверстие канала в головке цилиндров.

При работе двигателя стержень клапана и детали передачи нагреваются и удлиняются. Чтобы удлинение деталей передачи не препятствовало плотной посадке головки клапана в гнезде, между стержнем клапана и толкателем или коромыслом предусмотрен зазор. При слишком больших зазорах уменьшается высота подъёма клапанов, вследствие чего ухудшается наполнение и очистка цилиндров, растут ударные нагрузки и увеличивается износ деталей механизма газораспределения.

При отсутствии зазора не обеспечивается герметичность камеры сгорания, двигатель теряет компрессию, перегревается и не развивает полной мощности. Неполное закрытие клапанов приводит к обгоранию фасок клапанов.

Тепловой зазор регулируется на холодном механизме. Для впускных клапанов он составляет 0,15…0,3 мм, для выпускных, которые при работе подвергаются большему нагреву – 0,25…0,4 мм. Конкретно для каждого типа двигателя размеры зазоров определяют в зависимости от материала деталей механизма газораспределения и конструкции двигателя. Величины зазоров указаны в заводской инструкции.

Распределительные шестерни служат для привода распределительного вала, топливного и масляного насосов и других механизмов двигателя. При сборке двигателя зубчатые колёса, посредством которых приводится от коленчатого вала распределительный вал, устанавливают по специальным меткам, обеспечивающим правильную установку фаз газораспределения.

Распределительный вал служит для открытия впускных и выпускных клапанов, открытие производится кулачками распределительного вала. Распределительный вал – стальной. Кулачки изготавливаются за одно целое с валом. Вал, установленный в опорах блока цилиндров или головке блока, вращается в подшипниках скольжения. Опорные поверхности валов и рабочие поверхности кулачков подвергают цементации с последующей закалкой токами высокой частоты. Распредвал может располагаться в картере двигателя либо в головке блока цилиндров. Существуют двигатели с двумя распредвалами в головке цилиндров (в многоклапанных ДВС). Один используется для управления впускными клапанами, второй – выпускными. Такая конструкция называется DOHC (Double Overhead Camshaft). Если распредвал один, то такой ГРМ именуется SOHC (Single OverHead Camshaft). Распредвал вращается на цилиндрических шлифованных опорных шейках.

Рис. 1.11. Привод распредвала

Привод клапанов осуществляется расположенными на распределительном валу кулачками. Количество кулачков зависит от числа клапанов. В разных конструкциях двигателей может быть от двух до пяти клапанов на цилиндр (3 клапана – два впускных, один выпускной; 4 клапана – два впускных, два выпускных; 5 клапанов – три впускных, два выпускных). Форма кулачков определяет моменты открытия и закрытия клапанов, а также высоту их подъема.


Рис. 1.12. Распредвал	Рис. 1.13. Привод клапанов коромыслами

Толкатель служит для передачи усилия от кулачка распредвала на стержень клапана или штангу. Одновременно он воспринимает боковое усилие, возникающее от вращательного движения кулачка. Толкатели изготавливают из чугуна или стали. Направляющую цилиндрическую часть толкателя для уменьшения массы часто делают пустотелой.

Существует три варианта исполнения толкателей – механические (жесткие), гидротолкатели (гидрокомпенсаторы) и роликовые толкатели. Первый тип в современных моторах практически не используется, в связи с большой шумностью работы и необходимостью частой регулировки зазора клапанов. Второй тип наиболее широко применяется, так как не требует настройки и регулировки теплового зазора, а работа отличается мягкостью и гораздо меньшим шумом. Гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Работа гидрокомпенсатора основана на свойстве несжимаемости моторного масла, которое постоянно заполняет его внутреннюю полость и перемещает поршень при появлении зазора в приводе клапана. Роликовые толкатели чаще всего применяются в спортивных и форсированных двигателях, так как позволяют улучшить динамические характеристики автомобиля за счет снижения трения. В месте контакта с кулачком распредвала у них находится ролик. Поэтому кулачок не трется, а катится по толкателю. Вследствие этого роликовые толкатели выдерживают более высокие нагрузки и обороты, а также позволяют обеспечить более высокий подъем клапанов. Недостатки – большая стоимость, вес и большие нагрузки на детали ГРМ.

Рис. 1.14. Устройство и принцип работы гидрокомпенсаторов

Кулачок распредвала, повернутый к толкателю тыльной стороной, непередает на него усилие и плунжерная пружина выдвигает плунжер извтулки, выбирая зазор. В увеличившийся объем полости под плунжеромчерез шариковый клапан поступает масло из системы смазки. После ее заполнения шариковый клапан закрывается под действием своей пружины.

Поворачиваясь выпуклой стороной к толкателю, кулачок начинаетперемещать его вниз. В этот момент гидрокомпенсатор передает усилие наклапан ГРМ как «жесткий» элемент, так как шариковый клапан закрыт, амасло в замкнутой полости под плунжером практически не сжимается.

При перемещении толкателя и, соответственно, плунжерной пары внизнебольшая часть масла выдавливается через зазоры из полости подплунжером. Длина гидрокомпенсатора незначительно уменьшается иобразуется зазор (упомянутый выше) между кулачком и толкателем. Утечкикомпенсируются дополнительной порцией масла из системы смазки двигателя.

Расширение деталей при нагреве приводит к изменению объема«пополняющей» порции масла и длины гидрокомпенсатора, то есть онавтоматически «выбирает» зазор как от теплового расширения, так и отизноса деталей ГРМ.

Штанга передаёт движение толкателя к коромыслу. Штанга представляет собой стальной стержень трубчатого сечения с двумя стальными наконечниками, которые подвергают цементации и закалке.

Коромысло служит для передачи движения от штанги к клапану. Оно представляет собой стальной двухплечевой рычаг с плечами различной длины.

Клапаны предназначены для открытия и закрытия впускных и выпускных отверстий цилиндров двигателя. Клапаны состоят из головки, направляющего стержня и хвостовика. В современных двигателях применяют клапаны с плоской, тюльпанообразной и сферической головками. Наиболее распространены клапаны с плоской головкой, основным преимуществом которых является малая поверхность нагрева. Тюльпанообразные головки клапанов обладают хорошей обтекаемостью и поэтому их применяют в основном для впускных клапанов. Сферическую головку клапана чаще делают у выпускных клапанов.

Края впускного и выпускного отверстия в головке блока двигателя конические с углом 45 0 и 30 0 , образующие гнездо клапана. Боковая часть головки клапана (фаска) имеет конусную поверхность, выполненную под тем же углом. Конусные поверхности гнезда и головки клапана обеспечивают плотное прилегание. Для лучшего прилегания производится притирка соприкасающихся поверхностей клапана и гнезда.

Переход от головки клапана к стержню делается плавным, чем достигается увеличение прочности клапана, улучшение отвода тепла от головки и уменьшение сопротивления потоку газов. Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью головки впускных клапанов часто имеют больший диаметр, чем головки выпускных клапанов.

Клапанные пружины обеспечивают плотное закрытие клапанов и воспринимают инерционные усилия, возникающие в клапанном механизме при работе двигателя. Наиболее распространены цилиндрические спиральные пружины.

Рис. 1.15. Клапаны и пружины

Для лучшего наполнения цилиндров двигателя свежим зарядом и более полной очистки их от отработавших газов, открытие и закрытие клапанов производится не в тот момент, когда поршень находится в мёртвых точках, а с некоторым опережением при открытии и запаздыванием при закрытии.

Периоды открытия и закрытия клапанов, выраженные в углах поворота коленчатого вала (φ_ПКВ) называются фазами газораспределения.

Например, у быстроходных дизелей открытие впускного клапана обычно происходит раньше, чем поршень приходит в ВМТ (с опережением). Опережение открытия впускного клапана изменяется примерно от 8 до 20 по повороту коленчатого вала. Это позволяет увеличить продолжительность впуска воздуха и использовать его инерционный напор.

Закрытие впускного клапана происходит с запаздыванием, т.е. после того, как поршень пройдёт НМТ. Это обеспечивает дополнительное поступление воздуха в цилиндр за счёт инерции воздуха и разности давлений, запаздывание закрытия впускного клапана изменяется в пределах от 37 0 до 56 0 поворота коленчатого вала.

Следовательно, фазы открытия впускных клапанов рассматриваемых дизельных двигателей будут от 225 0 до 256 0 .

Открытие впускного клапана происходит с опережением, т.е. до прихода поршня в НМТ, что ведёт к снижению затрат мощности на выталкивание продуктов сгорания. Опережение открытия выпускного клапана у современных дизелей колеблется в пределах от 47 0 до 56 0 по углу поворота коленчатого вала.

Закрытие выпускного клапана происходит с запаздыванием, т.е. после прохождения поршнем ВМТ. Угол запаздывания составляет 10-20 0 . Фазы открытия выпускных клапанов будут 237-256 0 по углу поворота коленчатого вала.

Так как открытие впускного клапана происходит до закрытия выпускного клапана, то возникает такой период, когда оба клапана открыты одновременно. Этот период называется перекрытием клапанов и выражается в градусах поворота коленчатого вала.

Моменты открытия и закрытия клапанов и величина перекрытия зависят от назначения, быстроходности и конструктивных особенностей двигателя.

Соблюдение фаз газораспределения обеспечивается формой и взаиморасположением кулачков на распределительном валу.

Рис. 1.16. Диаграмма фаз газораспределения

голоса

Рейтинг статьи