Что такое ГРМ

Газораспределительный механизм двигателя (ГРМ)

Видео: Принцип работы газораспределительного механизма. Ремень ГРМ. Ресурс, когда менять. Цепь или ремень ГРМ. Что лучше и надежнее. Растянутая цепь ГРМ — симптомы

Что такое газораспределительный механизм (ГРМ)?

Газораспределительный механизм (ГРМ) — это механизм предназначенный для впуска в цилиндры двигателя свежего заряда (горючей смеси в классических бензиновых двигателях или воздуха в дизелях) и выпуска отработавших газов в соответствии с рабочим циклом, а также для обеспечения надежной изоляции камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

В зависимости от вида устройств, осуществляющих впуск заряда и выпуск отработавших газов, различают два типа механизмов газораспределения:

Клапанный механизм наиболее широко распространен и используется во всех четырехтактных двигателях. Возможно верхнее и нижнее расположение клапанов. Верхнее расположение в настоящее время применяется чаще, так как в этом случае процесс газообмена протекает эффективнее. Характерные конструкции газораспределительных механизмов с верхним расположением клапанов представлены на рисунке.

Из чего состоит газораспределительный механизм (ГРМ) двигателя?

Основными элементами газораспределительного механизма являются:

• распределительный вал
• впускные и выпускные клапаны с пружинами, крепежными деталями и направляющими втулками
• привод распределительного вала
• также детали (толкатели, штанги, коромысла и др.), обеспечивающие передачу перемещения от распределительного вала к клапанам

У V-образных двигателей основная деталь рассматриваемого механизма — распределительный вал — может иметь как нижнее, так и верхнее расположение. При нижнем расположении (рис. а) распределительный вал 7, размещенный в блок-картере, приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью зубчатой передачи, обычно содержащей одну пару цилиндрических или конических шестерен (возможно применение и нескольких пар шестерен).

У четырехтактного двигателя передаточное отношение привода равно двум, т.е. распределительный вал вращается вдвое медленнее коленчатого. При вращении распределительный вал с помощью кулачков перемещает толкатели 2 и штанги 3. Последние поворачивают коромысла 5 относительно оси 4. В то же время противоположные концы коромысел воздействуют на клапаны 7, перемещая их вниз и преодолевая при этом сопротивление пружин 6. Расположение кулачков на распределительном валу и их форму выбирают так, чтобы впускные и выпускные клапаны открывались и закрывались в строго определенные моменты согласно рабочему циклу двигателя.

Рис. Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов:
а — с нижним расположением распределительного вала: 1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — ось коромысел; 5 — коромысло; 6 — пружина; 7 — клапан; б — с верхним расположением распределительного вала: 1 — винт; 2 — контргайка; 3 — коромысла; 4 — распределительный вал

У рядных верхнеклапанных двигателей и V-образных двигателей с четырьмя клапанами на цилиндр распределительный вал (валы) находится в головке блока, в непосредственной близости от клапанов (рис. б). Поскольку при верхнем расположении распределительного вала расстояние между его осью и осью коленчатого вала оказывается значительным, для приведения распределительного вала во вращение обычно используют цепную передачу. У двигателей сравнительно малой мощности можно также применять зубчатый ремень.

Распределительные валы мощных V-образных дизелей приводятся во вращение с помощью зубчатой передачи, у которой число пар конических шестерен может составлять две и более. При верхнем расположении распределительного вала уменьшается число передаточных деталей. Например, в механизме, представленном на рис. б, отсутствуют толкатели и штанги. Распределительный вал 4 непосредственно воздействует на коромысла 3, которые, в свою очередь, перемещают клапаны.

При работе двигателя детали газораспределительного механизма нагреваются (наиболее сильно — клапаны) и, следовательно, расширяются и удлиняются. Чтобы обеспечить возможность удлинения стержня клапана при его нагреве без нарушения плотности посадки головки клапана в седле, между отдельными деталями газораспределительного механизма у непрогретого двигателя должен быть зазор (например, между стержнем клапана и концом коромысла). Регулировать этот зазор можно различными способами, например с помощью винта 1 (см. рис. б), самоотвинчивание которого предотвращает контргайка 2. Чтобы исключить необходимость в регулировке зазора и уменьшить шумность двигателя в газораспределительных механизмах многих современных двигателей используются гидравлические толкатели. В эти толкатели встроены гидрокомпенсаторы, изменяющие их длину под действием давления масла, которое специально подается из смазочной системы двигателя. Клапан, его направляющая втулка, пружина и опорная шайба с деталями ее крепления образуют клапанную группу газораспределительного механизма.

Клапан состоит из головки и стержня, между которыми для уменьшения сопротивления движению газов выполнен плавный переход. Головка клапана имеет шлифованную конусную рабочую поверхность — фаску, по которой клапан плотно прилегает к седлу. Для крепления опорной шайбы пружины конец стержня клапана снабжен канавкой. В некоторых случаях для улучшения отвода теплоты от головки выпускного клапана стержень со стороны головки выполняют полым и вводят в него жидкий металлический натрий.

Клапаны изготавливают высадкой из стального прутка с последующей механической и термической обработкой. Материалом для них служит износо- и жаростойкая сталь. Иногда головку и стержень выпускного клапана выполняют из разных марок стали, а затем соединяют сваркой. Торец стержня клапана дополнительно закаливают для повышения твердости и износостойкости. В некоторых случаях на фаску выпускного клапана для увеличения его долговечности наплавляют особо жаростойкий сплав.

Каждый цилиндр двигателя имеет, как минимум, два клапана — впускной и выпускной. Однако в настоящее время наметилась тенденция к увеличению числа клапанов на цилиндр. Все шире применяются двигатели с тремя (два впускных и один выпускной) и четырьмя (два впускных и два выпускных) клапанами. При наличии одного впускного и одного выпускного клапанов первый имеет большую головку. Это необходимо для лучшего наполнения цилиндра свежим зарядом.

Направляющая втулка, через которую проходит стержень клапана, обеспечивает его точную посадку в седло. Стержень имеет высокоточное сопряжение с втулкой (зазор составляет 0,05… 0,12 мм). Направляющие втулки изготавливают из чугуна или спеченного пористого материала, который может быть пропитан смазочным маслом.

Клапанная пружина удерживает клапан в закрытом положении, обеспечивая его плотную посадку в седле. Пружины изготавливают методом холодной навивки из специальной стальной, термически обработанной проволоки с последующей дробеструйной обработкой, что увеличивает их долговечность. Иногда для предотвращения появления резонансных колебаний используют пружины с переменным шагом витков.

Опорная шайба удерживает пружину в сжатом состоянии. Крепление стержня клапана к опорной шайбе осуществляется с помощью конических разрезных сухарей, входящих в выточку на стержне.

Седло клапана, в которое он садится фаской головки, у верхнеклапанного двигателя расположено в головке цилиндров. Обычно седла выпускных, а иногда и впусковых клапанов, выполняют в виде вставных колец и наглухо запрессовывают в выточки головки цилиндров. Вставные кольца изготавливают из жаростойкой стали, специального чугуна или спеченного материала.

Передаточные детали газораспределительного механизма обеспечивают передачу усилия от распределительного вала к стержням клапанов. К таким деталям относятся:

Толкатели передают осевое усилие от кулачков распределительного вала на штанги или стержни клапанов. Они могут быть плоскими, грибовидными, цилиндрическими или рычажными. Их изготавливают из стали или чугуна. Для повышения твердости и износостойкости рабочие поверхности толкателей упрочняют, а затем шлифуют.

Штанги служат для передачи усилий от толкателей к коромыслам при нижнем расположении распределительного вала в верхнеклапанном двигателе (см. рис. а). Штанги изготавливают из стали или алюминиевого сплава, придавая им форму трубки. На концах штанг крепят стальные наконечники со сферическими поверхностями, имеющими высокую твердость. Нижними концами штанги упираются в гнезда толкателей, а верхними — в регулировочные винты коромысел.

Коромысла предназначены для изменения направления и величины усилий, передаваемых на стержни клапанов. Коромысла шарнирно устанавливают на осях, которые крепятся к головке цилиндров. На одном конце коромысла может быть установлен регулировочный винт, который позволяет изменять зазор в газораспределительном механизме. Материалом для коромысла служит сталь или ковкий чугун. Рабочие поверхности коромысла закаливают, а затем шлифуют.

Распределительный вал служит для своевременного открытия и закрытия клапанов при помощи кулачков. Конструкция распределительного вала зависит от типа двигателя, числа цилиндров и клапанов, а также типа привода. Характерные конструкции распределительных валов представлены на рисунке. Любой распределительный вал имеет кулачки впускных 2 и выпускных 4 клапанов, а также опорные шейки 2. Распределительный вал бензинового карбюраторного двигателя снабжен также винтовой шестерней 5 привода масляного насоса и распределителя зажигания и эксцентриком 3, приводящим в действие топливный насос. Число кулачков соответствует общему числу клапанов, которые обслуживаются данным валом. Число опорных шеек чаще всего равно числу коренных шеек коленчатого вала. В рядном четырех- цилиндровом двигателе вершины одноименных кулачков располагаются под углом 90° (рис. а), в рядном шестицилиндровом — под углом 60° (рис. б), а в V-образном восьмицилиндровом — под углом 45° (рис. в). Угол установки разноименных кулачков зависит от фаз газораспределения. Вершины кулачков располагают в соответствии с принятым для двигателя порядком работы с учетом направления вращения вала. В качестве подшипников для распределительного вала чаще всего применяют запрессованные в картер (при нижнем расположении) или головку цилиндров (при верхнем расположении) тонкостенные биметалические или триметаллические втулки. Одна из опорных шеек вала (обычно передняя) снабжена фиксирующим устройством для предотвращения его осевых перемещений. Для смазывания опорных шеек к ним подается масло под давлением из общей смазочной системы двигателя. При верхнем расположении распределительного вала в его теле сверлят осевое отверстие, по которому масло поступает ко всем опорным шейкам и кулачкам.

Рис. Распределительные валы рядного четырехцилиндрового (а), рядного шестицилиндрового (б) и V-образного восьмицилиндрового (в) двигателей со схемами расположения кулачков:
1 — опорная шейка; 2, 4 — кулачки впускных и выпускных клапанов; 3 — эксцентрик привода топливного насоса; 5 — винтовая шестерня привода масляного насоса

Просто о сложном: что такое ГРМ и зачем он нужен

“ГРМ пора менять”. Все знают, что это страшный приговор любому двигателю. Правда, не все знают почему и что этот “ГРМ”, вообще, такое. Сегодня предлагаю разобрать вопрос понятным языком и выяснить, с чем связаны все эти расхожие истории о заклинивших моторах и загнутых клапанах. Поэтому, для начала чуть-чуть теории.

Чуть-чуть теории

Аббревиатура ГРМ расшифровывается как “газораспределительный механизм” . Что за газы и зачем их куда-то распределять?
Вроде как очевидно, что в цилиндрах сгорает жидкое топливо, не правда ли? На самом деле так, да не совсем так. В цилиндрах мотора сгорает газообразная смесь, получаемая из мелкодисперсионного топливного тумана распрыскиваемого форсункой, или подаваемого через жиклер карбюратора. Кстати, кому интересно узнать больше о системах впрыска топлива, могут заглянуть сюда , где я разъяснял данную тему подробно. Так вот, де-факто, свечой поджигается не просто некая доля горючего, просто залитая струёй на моменте впуска, а газообразная смесь топлива и воздуха. Для эффективного горения она должна быть максимально однородной, а если по-научному – гомогенной .
В момент воспламенения происходит стремительное увеличение объема и температуры смеси в камере. В этот момент, кстати, газообразная смесь уже физически и окончательно превращается в газы. Под их давлением поршень идет вниз, выполняя полезную работу (такт рабочего хода).

Не углубляясь в нюансы дальнейших этапов работы ДВС, перейдем сразу к такту выпуска. Поршень идет вверх и через открытые выпускные клапаны выталкивает продукты горения, где они попадают в выпускной коллектор и далее через выпускной тракт на улицу. И как вы уже догадались, продуктами горения также являются газы – уже те самые выхлопные, про которые мы все прекрасно знаем.
И тут возникает логичный вопрос: а кто заведует моментом впуска и выпуска? Откуда двигатель “знает”, в какой момент открывать и закрывать соответствующие клапаны? Когда должен быть момент впуска воздуха и бензина, а когда – выпуска отработанных продуктов в выхлопную трубу. А заведует всем этим хозяйством тот самый ГРМ, который навеки связывает коленчатый вал двигателя и распределительные валы, управляющие клапанами.

Если по-простому и без копирований заезженных определений из учебников, то газораспределительный механизм – это система четкой синхронизации коленчатого и распределительных валов, которая задает моменты впуска и выпуска .

Идем дальше. Следующий возникающий вопрос: а как они, собственно, синхронизируются?
На сегодняшний день фактически существуют только два вида “связи” коленвала и распредвалов в легковых автомобилях. Это либо цепь, либо ремень . Сегодня я не буду вдаваться в преимущества и недостатки того или иного типа, а просто вкратце расскажу как это работает.

На коленчатый вал двигателя надета звезда (для цепи) или шестерня (для ремня). Такие же звездочки/шестеренки надеты на торцы распредвалов. Кстати, кто не знает, распределительный вал – это вал с кулачками, которые при вращении толкают клапаны (как правило, через гидрокомпенсаторы , но иногда и без них). Соответственно, три этих вала синхронизируются той самой великой и ужасной цепью ГРМ , или же ремнем ГРМ. Таким образом, частота вращения распредвалов (а значит, и открытия/закрытия клапанов) строго завязана на частоте вращения коленвала. Именно коленвал “задаёт музыку” и ритм работы всего сердца автомобиля. От него же, кстати, зависит и частота вращения помпы, и масляного насоса, и компрессора кондиционера, и прочих навесных агрегатов .

Что будет, если оборвется цепь/ремень ГРМ?

Да ничего хорошего, в общем-то. Как мы поняли из вышесказанного, на частоте вращения “колена” строго завязаны фазы газораспределения. Если в один миг убрать его связь с распредвалами – начнется хаотичная рассинхронизация фаз. Мотор конечно заглохнет, но беда не в этом. А в том, что все валы по-инерции еще вращаются. Коленвал исправно гоняет поршни вверх-вниз, а распредвалы открывают клапаны. И они могут запросто “не попасть” в расчётные конструкторами такты работы коленвала. Итог? Встреча пришедшего наверх поршня с “невовремя” открытым клапаном. Результат всегда плачевен: загнутые клапаны, поврежденные поршни. То есть – вскрытие мотора и серьезный ремонт на круглую сумму гарантирован.
Нужно отметить, что бывают двигатели, у которых поршень даже в самой верхней точке физически не может достать до полностью открытого клапана. В этом случае, обрыв цепи или ремня будет иметь куда меньшие последствия. Но далеко не все моторы имеют такую “удачную” конструкцию.

Как определить износ ГРМ, чтобы предупредить катастрофу?

Ответ неоднозначный, довольно сложный и честно говоря, не вписывающийся в рамки данной статьи. Форумные гуру, как всегда, готовы дать вам экспертное заключение по паре строк описания вашей проблемы. Вообще говоря, если “лечиться” на форумах по советам их обитателей, то работа на ремонт автомобиля и отдача ему всего свободного времени – это то, чему вы посвятите свою жизнь.
В данном контексте обладателям ременного привода диагностировать проблему проще – как минимум потому, что так как ремень не смазывается, то добраться до него в большинстве случаев не проблема: обычно он находится под пластиковой крышкой на нескольких болтах. Сняв ее, можно хотя бы визуально оценить состояние ремня – он не должен иметь трещин, распушенных волокон или срезов на зубцах. А вот с цепью сложнее. Она находится под герметичной крышкой и входит в систему смазки двигателя. Крышку эту снять зачастую непросто, да и смотреть там особо не на что: чтобы понять растяжение цепи, ее нужно снимать и промерять.

Вообще, те кто регулярно читает мой блог, знают, что мое отношение к таким заведениям как “автосервис” строго-негативное. Ну, не достиг еще бизнес и самосознание граждан России того уровня, чтобы работать честно и добросовестно. Но в данном случае, если есть какие-то сомнения в работе мотора, которые ну никак не устраняются доступными для вас способами (лязг из-под капота который не проходит при прогреве, пропажа тяги, поддымливание, ошибка по фазам газораспределения) – увы, придется сдаваться чужим дядям. И вот здесь-то как раз форумы очень помогают: нужно тщательно читать опыт коллег которые уже ремонтировались в том или ином месте. И чем больше отзывов – тем точнее будет статистика. Но это уже совсем другая история.

Надеюсь, кому-то было полезно!
Всем тихих цепей и крепких ремней ГРМ!

7 признаков, что пора сменить ремень ГРМ

Ремень привода газораспределительного механизма (ГРМ) любого современного двигателя, как правило, рассчитан на небольшой срок службы. В среднем он работает 50-100 тыс. км пробега, после чего требует замены вместе с натяжными роликами, а нередко также с водяной помпой и шкивами. Сроки замены этой важнейшей детали строго регламентированы и прописаны в инструкции по эксплуатации каждого конкретного автомобиля. Однако, слепо следуя рекомендациям производителя, можно не заметить надвигающуюся беду и нарваться на серьёзный и дорогостоящий ремонт мотора. Существует несколько признаков, что ремень ГРМ нужно срочно сменить на новый.

Почему нужно менять ремень ГРМ

Для начала разберёмся, что такое ремень ГРМ и почему его надо менять. Эта недорогая и несложная, на первый взгляд, деталь нужна для того, чтобы синхронизировать работу системы зажигания с ходом поршней и клапанов. Зубчатый ремень вращается на шкивах коленчатого и распределительного (или распределительных) валов, параллельно приводя в движение водяной насос. Он имеет многослойную усиленную структуру и состоит из резины и нейлоновой основы. Правильное натяжение ремня задаётся специальным роликом. При обрыве ремня ГРМ на большинстве современных автомобилей впускные и выпускные клапаны встречаются с поршнями. Происходит серьёзная поломка, не совместимая с дальнейшим движением и требующая сложного дорогостоящего ремонта.

Сроки замены резинотехнического изделия и сопутствующих компонентов зависят не только от марки и модели конкретного автомобиля, но и от условий эксплуатации, которые в нашей стране весьма суровые. Однако это не мешает некоторым брендам устанавливать на свою продукцию запредельные сроки эксплуатации ремня ГРМ. К примеру, на отечественных «Ладах» данная операция должна осуществляться раз в 180 тыс. км. Эта цифра выглядит, мягко говоря, завышенной. Для сравнения, на автомобилях Renault даже самые качественные ремни от лучших мировых производителей работают 60 тыс. км в России и 120 тыс. км в условиях Европы. Эксперименты с несоблюдением этого регламента чреваты большими неприятностями.

Признаки износа ремня ГРМ

Главной проблемой, мешающей своевременно заметить надвигающуюся беду и предотвратить обрыв привода ГРМ, является затруднённый доступ к детали: в отличие от ремня навесных агрегатов, этот ремень тщательно закрыт всевозможными кожухами. Чтобы выполнить ревизию, нередко требуется частичная разборка двигателя, выполнить которую большинство автовладельцев не в состоянии. Однако помимо надрывов и трещин, видимых визуально, есть и иные симптомы надвигающейся беды. Мы попробуем перечислить наиболее часто встречающиеся.

1. Большой возраст ремня

В основном срок службы ремня ГРМ определяется пробегом автомобиля. По прошествии нескольких десятков тысяч километров он в обязательном порядке подлежит замене. Однако есть одно «но»: для этой детали критичен ещё и возраст — в среднем ремень сохраняет свои свойства не более пяти лет, после чего начинает терять эластичность и трескаться вне зависимости от пробега. Водителям, которые ездят на автомобиле относительно редко, стоит внимательно отнестись к данному моменту. Ремень состоит из материалов, подверженных быстрому старению, а значит, шутить с его возрастом не стоит. По той же причине рекомендуем в обязательном порядке менять ремень ГРМ на приобретаемых подержанных автомобилях — никто не гарантирует, что прежний хозяин соблюдал регламент и использовал качественные комплектующие.

2. Неуверенный пуск двигателя и падение мощности

Классификация, устройство и принцип работы ГРМ двигателя

Газораспределительный механизм (ГРМ) представляет собой совокупность деталей и узлов, обеспечивающих открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя в определенный момент времени. Основная задача ГРМ заключается в своевременной подаче топливовоздушной смеси или топлива (это зависит от типа мотора) в камеру сгорания и выпуск отработавших газов. Для реализации этой задачи слажено работает целый комплекс механизмов, часть из которых управляется при помощи электроники.

Устройство газораспределительного механизма

В современных моторах газораспределительный механизм располагается в головке блока цилиндров двигателя. В его состав входят следующие основные элементы:

Распределительный вал. Это сложная по конструкции деталь, которая изготавливается из прочной стали или чугуна с высокой точностью обработки. В зависимости от конструкции ГРМ распредвал может устанавливаться в головке блока цилиндров или в картере двигателя (такая компоновка сейчас не применяется). Это основная деталь, которая отвечает за последовательное открытие и закрытие клапанов. Распределительный вал

На валу имеются опорные шейки и кулачки, которые и толкают стержень клапана или коромысло. Форма кулачка имеет строго определенную геометрию, поскольку от этого зависит длительность и степень открытия клапана. Также кулачки выполнены разнонаправленными, чтобы обеспечивать попеременную работу цилиндров.

Впускные и выпускные клапаны. Они расположены в головке блока цилиндров и представляют собой стержни с плоской головкой на одном конце, которая называется тарелкой. Впускные и выпускные клапаны отличаются по конструкции. Впускной изготавливается цельной деталью. Также он имеет больший диаметр тарелки для обеспечения лучшего наполнения цилиндра свежим зарядом. Выпускной часто изготавливают из жаропрочной стали и с полым стержнем для лучшего охлаждения, так как в работе он подвергается более высоким температурам. Внутри полости находится натриевый наполнитель, который легко плавится и отводит часть тепла от тарелки к стержню. Впускные и выпускные клапаны с пружинами

На тарелках клапанов сделаны специальные фаски, которые обеспечивают более плотное прилегание к отверстиям в головке блока цилиндров. Это место называется седлом. Кроме самих клапанов, в механизме предусмотрены дополнительные элементы, обеспечивающие его правильную работу:

• Пружины. Возвращают клапаны в исходное положение после нажатия.
• Маслосъемные колпачки. Представляют собой специальные уплотнители, которые не допускают попадания масла в камеру сгорания по стержню клапана.
• Направляющая втулка. Устанавливается в корпус ГБЦ и обеспечивает точное движение клапана.
• Сухари. С их помощью пружина крепится на стержне клапана.

Принцип работы

Работу газораспределительного механизма сложно рассматривать отдельно, в отрыве от рабочего цикла двигателя. Ведь его основная задача — это вовремя открыть и закрыть клапана на определенный промежуток времени. Соответственно на такте впуска открываются впускные, а на такте выпуска — выпускные. То есть фактически механизм должен реализовывать рассчитанные фазы газораспределения.

Технически это происходит следующим образом:

1. Коленчатый вал передает крутящий момент посредством привода на распределительный.
2. Кулачок на распределительном валу нажимает на толкатель или коромысло.
3. Клапан перемещается внутрь камеры сгорания, открывая доступ свежему заряду или отработавшим газам.
4. После того как кулачок проходит активную фазу воздействия, клапан возвращается на место под действием пружины.

Стоит также отметить, что за полный рабочий цикл распредвал совершает 2 оборота, попеременно открывая клапана в каждом цилиндре, в зависимости от порядка их работы. То есть, например, при схеме работы 1-3-4-2 в один и тот же момент времени в первом цилиндре будут открыты впускные клапаны, а в четвертом выпускные. Во втором и третьем клапаны будут закрыты.

Классификация или типы ГРМ

Двигатели могут иметь различную компоновку газораспределительного механизма. Рассмотрим следующую классификацию.

По расположению распределительного вала

Существуют два типа положения распредвала:

При нижнем расположении распредвал находится в блоке цилиндров рядом с коленчатым валом. Усилие от кулачков передается через толкатели на коромысла, при этом применяются специальные штанги. Они представляют собой длинные стержни и связывают толкатели внизу с коромыслами наверху. Нижнее расположение считается не самым удачным, но имеет и свои плюсы. В частности, более надежное соединение распредвала с коленвалом. Данный тип расположения на современных моторах не применяется.

Нижнее расположение распредвала и устройство ГРМ

При верхнем положении распредвал находится в головке блока цилиндров (ГБЦ) непосредственно над клапанами. При таком положении могут быть реализованы различные варианты воздействия на клапаны: через толкатели, коромысла или рычаги. Такая конструкция более простая, надежная и компактная. Верхнее положение распредвала получило более широкое распространение.

По количеству распределительных валов

На рядных двигателях могут быть установлены один или два распределительных вала. Моторы с одним распредвалом имеют аббревиатуру SOHC (Single Overhead Camshaft), а с двумя — DOHC (Double Overhead Camshaft). Один вал отвечает за открытие впускных, а другой за открытие выпускных клапанов. В двигателях c V-образной компоновкой используются четыре распредвала, по два на каждый ряд цилиндров.

По количеству клапанов

От количества клапанов на один цилиндр будет зависеть форма распредвала и количество кулачков на нем. Клапанов может быть два, три, четыре или пять.

Самый простой вариант с двумя клапанами: один работает на впуск, другой на выпуск. В трехклапаном двигателе два работают на впуск и один на выпуск. При четырех клапанах: два на впуск и два на выпуск. Пять клапанов: три на впуск и два на выпуск. Чем больше клапанов на впуске, тем больше объем поступающей топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Повышается мощность и динамика двигателя. Сделать больше пяти не позволят размер камеры сгорания и форма распредвала. Наиболее часто встречается схема с четырьмя клапанами на цилиндр.

По типу привода

Различают три типа привода распределительного вала:

1. Шестеренчатый. Данный привод возможен только при нижнем положении распредвала в блоке цилиндров. Коленвал и распредвал имеют зубчатый привод через шестерни (звездочки). Главное преимущество такого привода – надежность. При верхнем положении распредвала в ГБЦ применяется цепной и ременный привод.
2. Цепной. Этот привод считается более надежным. Но использование цепи требует особых условий. Для гашения колебаний устанавливаются успокоители, а натяжение цепи регулируется натяжителями. В зависимости от количества валов могут применяться несколько цепей.

Ресурса цепи хватает в среднем на 150-200 тысяч километров пробега.

Главной проблемой цепного привода считается поломка натяжителей, успокоителей или разрыв самой цепи. При плохом натяжении цепь может перескакивать между зубьев в ходе работы, что приводит к нарушению фаз газораспределения.

Ременный и цепной приводы ГРМ

Автоматически регулировать натяжение цепи помогают гидронатяжители. Они представляют собой поршни, которые давят на так называемый башмак. Башмак прилегает непосредственно к цепи. Он представляет собой изогнутую дугой деталь со специальным покрытием. Внутри гидронатяжителя находится плунжер, пружина и рабочая полость для масла. Масло поступает в натяжитель и выталкивает цилиндр до нужного уровня. Клапан закрывает масляный канал, и поршень постоянно поддерживает нужное натяжение цепи. По похожему принципу работают гидрокомпенсаторы в ГРМ. Успокоитель цепи гасит остаточные колебания, которые не погасил башмак. Так достигается оптимальная и точная работа цепного привода.

Самые большие неприятности может принести разрыв цепи.

Распредвал прекращает вращение, а коленвал продолжает крутиться и двигать поршни. Днища поршней ударяются о тарелки клапанов, что приводит к их деформации. В самых тяжелых случаях может быть поврежден и блок цилиндров. Чтобы такого не произошло, иногда применяются двухрядные цепи. При обрыве одной другая продолжит работу. Водитель без последствий исправит ситуацию.
Ременный. Ременный привод не требует смазки, в отличие от цепного.

Ресурс ремня также ограничен и в среднем он равен 60-80 тысячам километров пробега.

Для лучшего сцепления и надежности используются зубчатые ремни. Такой привод более прост. Разрыв ремня при работающем двигателе приведет к тем же последствиям, что и при разрыве цепи. Главными преимуществами ременного привода является простота эксплуатации и замены, дешевизна и бесшумная работа.

От правильной работы всего газораспределительного механизма зависит работа двигателя, его динамика и мощность. Чем больше количество и объем цилиндров, тем сложнее будет устройство ГРМ. Каждому водителю важно понимать устройство механизма, чтобы вовремя заметить неисправность.

Что такое ремень ГРМ: расшифровка и назначение?

Что такое ГРМ — расшифровка которого описана в данной статье, важно знать любому автолюбителю. Это необходимо для того, чтобы не было неприятных сюрпризов при выходе из строя какого-либо комплектующего газораспределительного механизма.

Что такое ГРМ в автомобиле?

ГРМ расшифровывается как газораспределительный механизм. Его назначение подавать в цилиндры воздушно-топливную смесь (ВТС) с определенной периодичностью, а также выводить из камер цилиндров отработанные газы. Вместо ВТС может поступать просто воздух, это зависит от конструкции двигателя в автомобиле. Мотор будет выполнять свои функции, если вовремя будут открываться и закрываться клапана и правильно ходить поршни в цилиндрах.

Газораспределительные механизмы различаются типом привода, идущего от коленвала. Он может быть цепным и ременным.

Виды привода ГРМ

Отличаются ГРМ расположением распределительного вала в автомобиле:

1. Клапаны могут располагаться сверху в головке цилиндра, а распределительный вал внутри блоков цилиндров. Благодаря клапанам приводятся в движение коромысла и штанги-толкатели. Преимуществом этой системы является простая конструкция и соответственно высокая надежность. Недостаток – большая инерционность, что не дает набирать высокие обороты, что снижает мощность.
2. При нижнем расположении клапанов, они располагаются снизу тарелками вверх. Распредвал размещается снизу и от него непосредственно идет привод. Плюс этой системы — малый шум и простота изготовления. Минус — в сложной системе топливной системы, из-за этого падает мощность, так как происходит слабое насыщение камер качественной ВТС.
3. Разновидностью ГРМ являются двигатели, в которых распределительный вал находится в головке цилиндров вместе с клапанами. Существуют моторы, в которых клапаны находятся с двух сторон от распредвала и приводятся в действие коромыслами, нанизанными на одну ось. Коромысла раскачивают кулачки на распределительном валу. К недостаткам системы относится высокая шумность и сложность настроек клапанных зазоров, а также большая нагрузка в местах контактов.
4. Есть системы, где распредвал расположен над клапанами, тарелки которых находятся снизу. При такой конструкции распределительный вал двигает клапана с помощью толкателей цилиндрического типа. Недостаток системы в низкой эластичности двигателя и сложности настройки зазоров для клапанов. Эти системы, в свою очередь, делятся на два вида по количеству клапанов, приходящихся на один цилиндр: два и четыре.

Устройство ГРМ двигателя внутреннего сгорания

Механизм с клапанным газораспределением является самым распространенным среди ГРМ, устанавливаемых на 4-х контактных ДВС поршневого типа. ГРМ играет важную роль в правильном функционировании силового агрегата в автомобиле. Благодаря ему синхронизируется работа поршней и клапанов, которые движутся в нужных фазах. Без этой синхронизации мотор работать не будет.

Для чего служит ремень ГРМ

Теперь разберемся, что такое ремень ГРМ, какой принцип действия. Его основное назначение — связывать между собой распредвал и коленчатый вал.

Назначение и принцип действия устройства

Привод ГРМ представляет собой резиновое изделие с зубчатой внутренней поверхностью. Изготовленный из прочной резины, он надевается на коленвал и на одну или несколько шестерен распредвала. Назначение зубьев — обеспечивать хорошее сцепление и исключать проскальзывание. Их количество строго определено, так как от того зависит синхронизация коленвала и распредвалов. Например, на двигателях ВАЗ-2111 и ВАЗ-2112 устанавливаются ремни распредвалов с 111 и 136 зубьями соответственно.

Ремень газораспределительного механизма

Провод распредвала является важной комплектующей автомобиля, поэтому следует разобраться, что такое ремешок ГРМ, и постоянно контролировать его состояние. Выполнять замену следует согласно регламента через 30-45 тысяч километров пробега или при повреждении его частей. При несвоевременной замене ремень может оборваться, что приведет к (в лучшем случае), остановке машины, в худшем к поломке ДВС и его капремонту или замене. Причина этого в том, что при разрыве или соскоке ремня исчезает синхронизация валов, в результате поршни начинают ударять по клапанам. Так как это чаще всего происходит на высоких оборотах, комплектующие быстро приходят в негодность.

Продлить срок службы двигателя позволяет правильная его эксплуатация. Не стоит запускать двигатель с помощью буксировки, именно в эти моменты большая вероятность обрыва и соскока ремня ГРМ, что приводит к поломке силового агрегата. Дешевле найти и устранить причину неполадки, или вызвать эвакуатор, чем делать капитальный ремонт силовому агрегату. Кроме синхронизации валов, ремень может выполнять функцию привода для насоса:

• охлаждающей жидкости;
• масла;
• топлива с высоким давлением и др.

От исправной работы ГРМ и ремня зависит правильное функционирование двигателя в автомобиле, поэтому следует следить за состоянием системы газораспределения: соблюдать регламентные проверки и вовремя выполнять замены комплектующих, которые пришли в негодность.

Расшифровка обозначений ремня ГРМ

Расшифровку обозначений ремня газораспределительного механизма по международным стандартам можно рассмотреть на примере ремня для силового агрегата ВАЗ-2111. На этих двигателях устанавливается ремень ISO-58111×19. Первые две цифры – 58 – содержат зашифрованную серию зубьев. В рассматриваемом случае шаг и профиль без желобка, полукруглой формы с высотой 3,5 мм. Следующие цифры – 111 – означают количество зубьев. За знаком X идет цифра 19, обозначающая ширину ремня. Могут встретиться зубья в форме скругленной трапеции (эвольвентные). Они полностью могут заменяться описанными выше.

Многие производители зубчатых ремней указывают не обозначение по ISO, а номер, который соответствует собственному каталогу. Ниже приведена таблица с обозначениями и краткими характеристиками ремней разных производителей.

Зубчатый ремень фирмы Dayco

Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм (сокращенное наименование – ГРМ) предназначен для обеспечения своевременной подачи в цилиндры двигателя воздуха или топливно-воздушной смеси (в зависимости от типа двигателя) и выпуска из цилиндров отработавших газов. Данные функции реализуются за счет своевременного открытия и закрытия клапанов.

На самых распространенных четырехтактных поршневых двигателях внутреннего сгорания применяются клапанные газораспределительные механизмы, поэтому устройство ГРМ рассмотрено именно на его примере.

Газораспределительный механизм объединяет клапаны с приводом и распределительный вал с приводом.

Клапаны непосредственно осуществляют подачу в цилиндры воздуха (топливно-воздушной смеси) и выпуск отработавших газов. Клапан состоит из тарелки и стержня. На современных двигателях клапаны располагаются в головке блока цилиндров, а место соприкосновения клапана с ней называется седлом. Различают впускные и выпускные клапаны. Для лучшего наполнения цилиндров диаметр тарелки впускного клапана, как правило, больше, чем выпускного.

Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью пружины, а открывается при нажатии на стержень. Пружина закреплена на стержне с помощью тарелки пружины и сухарей. Клапанные пружины имеют определенную жесткость, обеспечивающую закрытие клапана при работе. Для предупреждения резонансных колебаний на клапанах может устанавливаться две пружины меньшей жесткости, имеющие противоположную навивку.

Клапаны изготавливаются из сплавов металлов. Рабочая кромка тарелки клапана усилена. Стержень впускного клапана, как правило, полнотелый, а выпускного – полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения.

Большинство современных ДВС имеют по два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр. Помимо данной схемы ГРМ используется: двухклапанная схема (один впускной, один выпускной), трехклапанная схема (два впускных, один выпускной), пятиклапанная схема (три впускных, два выпускных). Использование большего числа клапанов ограничивается размером камеры сгорания и сложностью привода.

Открытие клапана осуществляется с помощью привода, обеспечивающего передачу усилия от распределительного вала на клапан. В настоящее время применяются две основные схемы привода клапанов: гидравлические толкатели и роликовые рычаги.

Роликовые рычаги в качестве привода клапанов более предпочтительны, т.к. имеют меньшие потери на трение и меньшую массу. Роликовый рычаг (другие наименования – коромысло, рокер, от английского «коромысло») одной стороной опирается на стержень клапана, другой – на гидрокомпенсатор (в некоторых конструкциях на шаровую опору). Для снижения потерь на трение место сопряжения рычага и кулачка распределительного вала выполнено в виде ролика.

С помощью гидрокомпенсаторов в приводе клапанов реализуется нулевой тепловой зазор во всех положениях, обеспечивается меньший шум и мягкость работы. Конструктивно гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Гидравлический компенсатор, расположенный непосредственно на толкателе клапана, носит название гидравлического толкателя (гидротолкателя).

Распределительный вал обеспечивает функционирование газораспределительного механизма в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров и фазами газораспределения. Он представляет собой вал с расположенными кулачками. Форма кулачков определяет фазы газораспределения, а именно моменты открытия-закрытия клапанов и продолжительность их работы. Существенное повышение эффективности ГРМ, а следовательно и улучшение характеристик двигателя дают различные системы изменения фаз газораспределения.

На современных двигателях распределительный вал расположен в головке блока цилиндров. Он вращается в подшипниках скольжения, выполненных в виде опор. Используются как разъемные опоры, так и неразъемные (вал вставляется с торца). В некоторых двигателях в опорах используются тонкостенные вкладыши. От перемещения в продольном направлении распределительный вал удерживается упорным подшипником, который располагается со стороны привода вала. К опорам распределительного вала по индивидуальным каналам и под давлением подается масло из системы смазки.

Различают две схемы расположения распределительного вала в головке блока цилиндров:

• одновальная – SOHC (Single OverHead Camshaft);
• двухвальная – DOHC (Double OverHead Camshaft).

В связи с широким применением четырех клапанов на один цилиндр предпочтение отдается двухвальной схеме ГРМ (один распределительный вал обеспечивает привод впускных клапанов, другой вал – выпускных). В V-образном двигателе устанавливается четыре распределительных вала – по два на каждый ряд цилиндров.

Распределительный вал приводится в действие от коленчатого вала с помощью привода, который осуществляет его вращение в два раза медленнее коленчатого вала (за один цикл работы двигателя конкретный клапан открывается только один раз). В качестве привода распределительного вала используются ременная, цепная и зубчатая передачи.

Ременная и цепная передачи приводят в действие распределительный вал, расположенный в головке блока цилиндров. Зубчатая передача вращает, как правило, распределительный вал в блоке цилиндров. В обиходе зубчатая передача привода распределительного вала носит название “гитара” (по форме двух соединенных шестерен).

Ременная и цепная передачи имеют как достоинства, так и недостатки, поэтому в ГРМ применяются на равных. Цепной привод более надежный и, соответственно, долговечный. Но цепь тяжелее ремня, поэтому требует дополнительных устройств для натяжения (натяжные ролики,) и гашения колебаний (успокоители). Натяжные ролики обеспечивают натяжение с помощью пружины и за счет давления масла в системе смазки. В качестве цепного привода распределительного вала используются одно- и двухрядные роликовые цепи. Постепенно их вытесняют зубчатые цепи, которые взаимодействуют с зубьями звездочки щеками особой формы. Помимо распределительного вала с помощью цепи может осуществляться привод масляного насоса, балансирных валов.

Ременной привод не требует смазки, поэтому на шкивы устанавливается открыто. Вместе с тем, ремень в сравнении с цепью имеет ограниченный ресурс. Правда этот ресурс не такой уж и малый. Современные ремни “пробегают” 100-150 тыс.км. В качестве ременного привода распределительного вала широко используются зубчатые ремни. Выступы на внутренней поверхности зубчатого ремня входят в зацепление с зубьями на шкивах (шестернях), тем самым обеспечивается вращение. На двигателях TDI используется эллиптическая шестерня привода зубчатого ремня, что позволяет снизить тяговые усилия и крутильные колебания распределительного вала. Наряду с распределительным валом зубчатый ремень может приводить масляный насос, насос охлаждающей жидкости, топливный насос высокого давления.

Источники:

http://ustroistvo-avtomobilya.ru/dvigatel/gazoraspredelitelnyj-mehanizm-grm/gazoraspredelitel-ny-j-mehanizm-2/
http://zen.yandex.ru/media/id/5ace229f830905913c2e123d/5b32b293ebf37b00a90fc177
http://quto.ru/journal/articles/7-priznakov-chto-pora-smenit-remen-grm.htm
http://techautoport.ru/dvigatel/mehanicheskaya-chast/grm.html
http://avtozam.com/dvigatel/grm-kshm-gbc/grm-kak-rasshifrovyvaetsya/
http://systemsauto.ru/engine/gas_distribution_mechanism.html