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)

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.