Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси и выпуска отработавших газов в соответствии с протеканием рабочего цикла. Кроме того, он обеспечивает на­дежную изоляцию камеры сгорания от ок­ружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

Устройство газораспределительного ме­ханизма показано на рис. 2.12.

Распределительный вал на большинстве двигателей легковых автомобилей уста­новлен на головке блока цилиндров. Его образуют кулачки (эксцентрики), количе­ство которых соответствует количеству клапанов двигателя, т.е. каждый кулачок работает только со своим конкретным клапаном. Привращении распределитель­ного вала его кулачки воздействуют через рычаги на клапаны или непосредственно на клапаны через толкатели (помните, ра­нее мы говорили, что клапаны похожи на гвозди с большими шляпками).

Этим обеспечивается своевременное (со­гласованное с положением поршней в ци­линдрах) открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов.

Вы уже поняли, что для открытия и за­крытия клапанов распределительный (он же кулачковый) вал должен повер­нуться на определенный угол.

Распределительный вал в двигателях большинства автомобилей получает вра­щение от коленчатого вала самым «при­митивным» образом: либо с помощью цеп­ной передачи (рис. 2.13), либо зубчатым ремнем (рис. 2.14), натяжение которых можно отрегулировать специальными уст­ройствами.

Ценной привод ГРМ

Рис. 2.13. Ценной привод ГРМ: 1 — зубчатый шкив привода распределительного вала; 2 — цепь; 3 — успокоитель цепи; 4 — зубчатый шкив привода масляного насоса; 5 — зубчатый шкив коленчатого вала; б — башмак натяжителя цепи; 7 — натяжитель цепи

Ременный привод ГРМ

Рис. 2.14. Ременный привод ГРМ: 1 — зубчатый шкив на коленчатом валу; 2 — зубчатый ремень; 3 — шкив насоса охлаждающей жидкости; 4 — натяжной ролик; 5 — зубчатый шкив распредели­тельного вала

Преимущества ременного привода за­ключаются в низкой шумности его рабо­ты, простоте установки, отсутствии смаз­ки, упрощении конструкции двигателя и снижении его массы. Натяжение в цепном приводе регулируется подпружинен­ным плунжером, а ремня — роликом. В настоящее время большинство автомобильных двигателей оснащают ременным приводом распределительного вала.

Итак, распределительный вал, получив вращение от коленчатого вала, поворачи­вается. В результате его кулачок набегает на рычаг или непосредственно на толка­тель, который нажимает на стержень подпружиненного клапана и, преодолев со­противление пружины, открывает его (рис. 2.15). При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок сбегает с рычага (толкателя) и под воздействием пружины клапан закрывается (рис. 2.16). На наших рисунках показано, что кулачок воздействует на клапан непосредственно через толкатель.

Работа газораспределительного механизма (клапан открыт) /p>

Рис. 2.15. Работа газораспределительного механизма (клапан открыт)

Работа газораспределительного механизма (клапан закрыт)

Рис. 2.16. Работа газораспределительного механизма (клапан закрыт)

Существуют двигатели, каждый ци­линдр которых имеет два впускных и два выпускных клапана. В этом случае чаще всего впускными клапанами управляет один кулачковый вал, а выпускны­ми — другой (рис. 2.17).

Газораспределительный механизм с двумя распределительными валами

Рис. 2.17. Газораспределительный механизм с двумя распределительными валами: 1,2- выпускные клапаны; 3 — пружина; 4 — толкатель; 5 — кулачок; 6 — распределительный вал выпускных клапанов; 7,10 — впускные клапаны; 8 — распределительный вал впускных клапанов; 9,15 — зубчатые шки­вы распределительных валов; 11 — натяжной ролик ремня; 12 — зубчатый шкив коленчатого вала; 13 — ко­ленчатый вал; 14 — зубчатый ремень

В любом случае кулачки на распредели­тельном валу размещены относительно друг друга определенным образом, и вра­щение коленчатого и распределительного валов согласовано так, что впускной кла­пан открывается в начале такта впуска (поршень в цилиндре находится в ВМТ), а выпускной — в начале такта выпуска (пор­шень в цилиндре находится в НМТ).

Моменты открытия и закрытия клапа­нов в соответствии с углом поворота ко­ленчатого вала двигателя и, естественно, одновременным перемещением поршня от ВМТ к НМТ и наоборот символизиру­ют дуги окружности на диаграмме фаз га­зораспределения (см. рис. 2.17). Те, кому интересны подробности, могут рассмот­реть эту диаграмму и обратить внимание на то, что, например, впускной клапан от­ крылся несколько раньше, чем поршень достиг ВМТ (самая верхняя часть диа­граммы). Это сделано специально для лучшего наполнения цилиндров рабочей смесью. А теперь взгляните на нижнюю часть диаграммы и вы увидите, что выпу­скной клапан также открывается несколь­ко раньше, чем поршень доберется до НМТ. Это необходимо для лучшей очи­стки от отработавших газов. В результате впускной клапан начинает открываться в тот момент, когда выпускной клапан еще полностью не закрылся. Такое поло­жение клапанов называется их перекры­тием. Во время тактов сжатия или рабо­чего хода оба клапана в цилиндре надеж­но закрыты.

Тепловой зазор между рычагом или толка­телем и кулачком распределительного вала регулируется на холодном двигателе. При этом клапан, у которого регулируется тепло­вой зазор, должен быть закрыт (см. рис. 2.16).

Этот зазор составляет доли миллиметра и контролируется специальным щупом. Конкретный зазор, необходимый конкрет­ному двигателю, указан в руководстве по его эксплуатации. Известно, что при нагреве тела расширяются, в том числе и детали газораспределительного механиз­ма. Если тепловой зазор станет меньше необходимого, то клапан откроется на большую величину, но самое неприят­ное то, что он не успеет закрыться в нуж­ный момент либо из-за теплового удлине­ния его ножки останется приоткрытым. Все это приведет к снижению мощности двигателя, ведь если клапан не закрыт, то при такте сжатия мы не получим не­ обходимого давления в цилиндре. При длительной эксплуатации в таких услови­ях произойдет прогар клапана и двига­тель выйдет из строя. Прогар возникает потому, что часть рабочей смеси будет сгорать за пределами цилиндра, попав ту­да через приоткрытый клапан. При этом она будет обжигать расположенную там часть клапана, которая не рассчитана на такую температуру. Увеличенный сверх нормы тепловой зазор приведет к тому, что клапан не сможет открывать­ся полностью.

Такое нарушение регулировки впускного клапана не позволит горючей смеси в нуж­ном количестве заполнить цилиндр, а на­рушение регулировки выпускного клапана затруднит очистку цилиндров от отрабо­тавших газов. При эксплуатации двигателя необходимо постоянно следить за натяже­нием цепи или зубчатого ремня привода распределительного вала. Кроме того, вла­дельцам автомашин с двигателями, в кото­рых установлен ременный привод распре­делительного вала, следует периодически проверять не только натяжение, но и состояние ремня, чтобы не опоздать с его за­меной. Обрыв ремня при работающем дви­гателе не только обездвижит автомобиль, но и может привести к серьезной поломке двигателя.