Призначення, пристрій, робота ГРМ. Двигун внутрішнього згоряння: газорозподільний механізм

Транспорт 26 червня 2022 Перегляди: 98

Газорозподільний механізм автомобіля — один з найскладніших механізмів у конструкції двигуна. Управління впускними та випускними клапанами ДВЗ повністю лежить на ГРМ. Механізм контролює процес наповнення циліндрів паливно-повітряною сумішшю за допомогою своєчасного відкриття впускного клапана на такті впуску. Також ГРМ контролює видалення вже відпрацьованих газів з внутрішньої камери згоряння — для цього відкривається випускний клапан на такті випуску.

Пристрій газорозподільного механізму

Деталі газорозподільного механізму виконують різні функції:

• Розподільчий вал відкриває і закриває клапани.
• Механізм приводу приводить розподільчий вал у рух з певною швидкістю.
• Клапани закривають і відкривають впускні та випускні канали.

Головними частинами ГРМ є розподільчий вал і клапани. Кулачковий, або розподільний, вал являє собою елемент, на якому розташовуються кулачки. Він приводиться в рух і обертається на підшипниках. У момент такту впуску або випуску кулачки, розташовані на валі, при обертанні натискають на штовхачі клапанів.

Розташовується механізм ГРМ на головці блоку циліндрів. У ДБЦ є розподільчий вал і підшипники від нього, коромисла, клапани і штовхачі клапанів. Верхня частина головки закрита клапаною кришкою, установка якої здійснюється з використанням спеціальної ущільнювальної прокладки.

Функціонування газорозподільного механізму

Робота ГРМ повністю синхронна із запалюванням і паливним впорськом. Простіше кажучи, в момент натискання педалі газу відкривається дросельна заслінка, що впускає потік повітря у впускний колектор. В результаті утворюється паливно-повітряна суміш. Після цього починає працювати газорозподільний механізм. ГРМ збільшує пропускну здатність і випускає відпрацьовані гази з камери згоряння. Для коректного виконання даної функції необхідно, щоб частота, з якої відкривається впускний і випускний клапан ГРМ, була високою.

Клапани приводяться в дію розподільчим валом двигуна. Коли підвищується частота обертання колінвала, починає швидше обертатися і розпередив, що і підвищує частоту відкриття і закриття клапанів. В результаті зростають оберти двигуна і віддача від нього.

Об’єднання колінчатого і розподільного валів дає можливість ДВС спалювати саме ту кількість повітряно-паливної суміші, яка необхідна для функціонування двигуна в тому чи іншому режимі.

Особливості приводу ГРМ, ланцюг і ремінь

Шків приводу розподільного валу знаходиться за межами ДБЦ. Для того щоб не відбувалися витоки масла, на шийці валу розташований сальник. Ланцюг ГРМ приводить весь механізм газорозподілу в дію і надягається з одного боку на відому зірочку або шків, а з іншого передає зусилля від колінчастого валу.

Від ремінного приводу клапанів залежить коректне і незмінне розташування колінного і розподільного валів відносно один одного. Навіть невеликі відхилення в положенні можуть стати причиною того, що ГРМ, двигун вийдуть з ладу.

Найбільш надійною вважається ланцюгова передача, що використовує ролик ГРМ, проте існують деякі проблеми із забезпеченням необхідного рівня натягнення ременя. Головною проблемою, з якою стикаються водії і яка характерна для ланцюга механізму, стає її обрив, що нерідко є причиною загибу клапанів.

До числа додаткових елементів механізму можна віднести ролик ГРМ, використовуваний для натягнення ременя. До мінусів ланцюгового приводу газорозподільного механізму, крім ризику обриву, відносять ще й високий рівень шуму під час роботи і необхідність його зміни кожні 50-60 тисяч кілометрів пробігу.

Клапанний механізм

Конструкція клапанного механізму включає в себе сідла клапанів, напрямні втулки, механізм обертання клапана та інші елементи. Зусилля від розподільного валу передається на шток або на проміжну ланку — коромисло клапана, або рокер.

Нерідко можна зустріти моделі ГРМ, які потребують постійного регулювання. Такі конструкції мають спеціальні шайби і болти, обертанням яких виставляються необхідні зазори. Іноді зазори підтримуються в автоматичному режимі: регулювання їх положення проводиться гідрокомпенсаторами.

Управління етапами газорозподілу

Сучасні моделі двигунів зазнали значних змін, отримавши нові керуючі системи, в основі яких лежать мікропроцесори — так звані ЕБУ. У сфері моторобудування основним завданням стало не тільки збільшення потужності, а й економічність випущених силових агрегатів.

Підвищити експлуатаційні показники двигунів, знизивши при цьому витрату палива, вдалося тільки з використанням систем контролю ГРМ. Двигун з такими системами не тільки споживає менше палива, але і не втрачає в потужності, завдяки чому їх стали використовувати повсюдно при виробництві автомобілів.

Принцип роботи таких систем полягає в тому, що вони контролюють швидкість обертання розподільного валу ГРМ. По суті, клапани відкриваються трохи раніше за рахунок того, що розпередвал провертається в напрямку обертання. Власне, в сучасних двигунах розподільчий вал більше не обертається відносно колінчастого валу з незмінною швидкістю.

Основним завданням залишається максимально ефективне наповнення циліндрів двигуна залежно від обраного режиму його роботи. Такі системи відстежують стан двигуна і коригують подачу паливної суміші: наприклад, при холостому ході її обсяги зводяться практично до мінімуму, оскільки паливо у великих кількостях не потрібно.

Приводи ГРМ

Залежно від конструктивних особливостей двигуна автомобіля і газорозподільного механізму зокрема кількість приводів і їх тип можуть змінюватися.

• Ланцюговий привід. Кільком раніше цей привід був найпоширенішим, однак і зараз використовується в ГРМ дизеля. При такій конструкції розподільчий вал розташовується в головці блоку циліндрів, а в рух приводиться за допомогою ланцюга, що веде від шестірні. Мінус такого приводу — складний процес заміни ременя, оскільки знаходиться він всередині двигуна з метою забезпечення постійної мастила.
• Шістенчастий привід. Встановлювався на двигуни тракторів і деяких автомобілів. Дуже надійний, але при цьому вкрай складний в обслуговуванні. Розподільчий вал такого механізму знаходиться нижче блоку циліндрів, завдяки чому шестерня розпредвала чіпляється за шестірню колінного валу. Якщо привід ГРМ такого типу приходив у непридатність, двигун змінювали практично повністю.
• Ремовий привід. Найпопулярніший тип, встановлюється на бензинові силові агрегати в легкових автомобілях.

Плюси і мінуси ремінного приводу

Ремінний привід отримав свою популярність за рахунок своїх переваг порівняно з аналогічними видами приводів.

• Незважаючи на те що виробництво таких конструкцій складніше, ніж ланцюгових, коштує вона значно дешевше.
• Не вимагає постійної мастила, завдяки чому привід був винесений на зовнішню сторону силового агрегату. Заміна і діагностика ГРМ в результаті цього значно полегшилися.
• Оскільки в ремінному приводі металеві частини не взаємодіють один з одним, як у ланцюговому, то рівень шуму в процесі його роботи знизився в рази.

Незважаючи на велику кількість плюсів, є у ремінного приводу і свої мінуси. Термін експлуатації ременя в кілька разів нижчий, ніж ланцюги, що стає причиною частої його заміни. У разі обриву ременя з великою ймовірністю доведеться робити ремонт всього двигуна.

Наслідки обриву або ослаблення ременя ГРМ

У разі якщо ланцюг ГРМ рветься, підвищується рівень шуму під час роботи двигуна. Загалом така неприємність не стає причиною чогось нездійсненного в плані ремонту, на відміну від ременя газорозподільного механізму. При ослабленні ременя і його перескакуванні через один зуб шестерні відбувається невелике порушення нормального функціонування всіх систем і механізмів. В результаті це може спровокувати зниження потужності двигуна, збільшення вібрації при роботі, утруднений запуск. У разі якщо ремінь перескочив відразу через кілька зубів або зовсім порвався, наслідки можуть бути найбільш непередбачуваними.

Самий нешкідливий варіант — це зіткнення поршня і клапана. Сили удару буде достатньо для вигину клапана. Іноді її вистачає для вигину шатуна або повного руйнування поршня.

Однією з найсерйозніших поломок автомобіля є обрив ременя ГРМ. Двигун у такому разі доведеться або піддавати капітальному ремонту, або повністю змінювати.

Обслуговування ременя ГРМ

Рівень натягнення ременя і його загальний стан — один з найбільш часто перевіряються при технічному обслуговуванні автомобіля факторів. Періодичність перевірки залежить від конкретної марки і моделі машини. Процедура контролю натягнення ременя ГРМ: двигун оглядається, знімається захисний чохол з ременя, після чого останній перевіряється на скручування. Під час цієї маніпуляції він не повинен провертатися більш ніж на 90 градусів. В іншому випадку ремінь натягується за допомогою спеціального обладнання.

Як часто проводиться заміна ременя ГРМ

Повна заміна ременя проводиться кожні 50-70 тисяч кілометрів пробігу автомобіля. Її можуть проводити і частіше в разі пошкодження або появи слідів розшарування і тріщин.

Залежно від типу ГРМ змінюється і складність процедури заміни ременя. На сьогоднішній день в автомобілях використовуються два типи механізму газорозподілу — з двома (DOHC) або одним (SOHC) розподільними валами.

Заміна газорозподільного механізму

Для того щоб провести заміну ременя ГРМ типу SOHC, достатньо мати під рукою нову деталь і набір викруток і ключів.

Спершу знімається захисний чохол з ременя. Кріпиться він або на кріслки, або на болти. Після зняття чохла відкривається доступ до ременя.

Перш ніж послаблювати ремінь, виставляються мітки ГРМ на шестерні розпередвалу і колінвалі. На колінчатому валі мітки розміщуються на маховику. Вал провертають до тих пір, поки мітки ГРМ на корпусі і на маховику не збігаються один з одним. Якщо всі мітки збіглися один з одним, приступають до ослаблення і зняття ременя.

Для того щоб зняти ремінь з шестерні колінчатного валу, необхідно демонтувати шків приводу ГРМ. З цією метою автомобіль піднімається домкратом і з нього знімається праве колесо що дає доступ до болту шківа. На деяких з них знаходяться спеціальні отвори, через які можна зафіксувати колінвал. Якщо їх немає, то вал фіксують на одному місці, встановлюючи у вінець маховика викрутку і впираючи її в корпус. Після цього знімається шків.

Доступ до ременя ГРМ повністю відкривається, і можна приступати до його зняття і заміни. Новий одягається на шестерні колінвала, потім чіпляється за водяний насос і одягається на шестерні розпередвалу. За натяжний ролик ремінь заводять в саму останню чергу. Після цього можна повертати всі елементи у зворотному порядку. Залишиться тільки натягнути ремінь за допомогою натяжника.

Перш ніж запускати двигун, бажано провернути кілька разів колінчастий вал. Роблять це для перевірки збігу міток і після провертання валу. Тільки після цього запускається двигун.

Особливості процедури заміни ременя ГРМ

На автомобілі з системою DOHC ремінь ГРМ замінюється трохи по-іншому. Сам принцип зміни деталі аналогічний вищеописаному, однак доступ до неї у таких машин складніший, оскільки є закріплені на болтах захисні чохли.

У процесі суміщення міток варто пам’ятати про те, що розподільних валів у механізмі два, відповідно, мітки на обох повинні повністю збігтися.

У таких автомобілів, крім направляючого ролика, є і опорний ролик. Однак, незважаючи на наявність другого ролика, ремінь заводиться за напрямний ролик з натяжником в саму останню чергу.

Після того як новий ремінь буде встановлено, перевіряється відповідність міток.

Одночасно із заміною ременя змінюються і ролики, оскільки їх термін експлуатації збігається. Також бажано перевірити стан підшипників рідинного насоса, щоб після проведення процедури встановлення нових деталей ГРМ вихід з ладу помпи не став неприємною несподіванкою.