Устройство современного двигателя

Устройство газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания: назначение, принцип работы

Основное назначение газораспределительного механизма (ГРМ ) — своевременная подача горючей смеси из топлива и воздуха (топливо-воздушной смеси) в камеру сгорания и вывода газов из цилиндров двигателя.

Работа ГРМ заключается в своевременном открытии-закрытии впускных и выпускных клапанов за что отвечает клапанный механизм.

Принцип действия газораспределительного механизма

Работа газораспределительного механизма заключается в синхронном движении двух валов – коленчатого вала и распределительного вала. Параллельное вращение валов обеспечивает своевременное открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов цилиндров двигателя.

Во время вращения распределительного вала его кулачки воздействуют на рычаги, которые в свою очередь передают усилие на клапанные стержни, что и приводит к открытию клапанов.

При дальнейшем вращении распределительного вала клапаны закрываются, благодаря занятию кулачками начальной позиции.

Классификация ГРМ

Современные автомобильные двигатели получили различные типы газораспределительных механизмов, разработка которых была основана на опыте эксплуатации более ранних моделей.

Классификация ГРМ по четырем основным различиям:

1. По расположению распределительного вала :

2. По количеству распределительных валов :

— один распредвал (SOHC — Single OverHead Camshaft)

— два распредвала (DOHC — Double OverHead Camshaft);

3. По числу клапанов – 2, 3, 4, 5;

4. По приводу распределительного вала :

— цепной привод от коленчатого вала;

— шестеренчатый привод от коленчатого вала;

— ременной привод коленчатого вала.

Чаще всего встречается верхнее расположение распределительного вала в головке двигателя – это объясняется простотой конструкции и эффективностью работы, уменьшением массы механизма. Открытие и закрытие клапанов в газораспределительном механизме такого типа осуществляется с помощью толкателей.

Устройство газораспределительного механизма

Газораспределительный механизм состоит из:

1. распределительного вала ;
2. толкателей ;
3. клапанов ;
4. коромысла ;
5. штанги ;
6. привода.

1. Распределительный вал. Вращение распределительного вала приводит к своевременному открытию и закрытию клапанов газораспределительного механизма в зависимости от последовательности работы цилиндров двигателя, учитывая фазы газораспределения газов в механизме. Изготавливают распределительный вал из высокопрочной закаленной стали или чугуна. На валу ГРМ имеются опорные шейки и кулачки. Форма кулачков влияет на рабочие процессы распределения горючей смеси и газов, частоту и время открытия, закрытия клапанов. В торце распределительного вала ГРМ крепится звездочка (на которую устанавливается цепь) или шкив привода вала (на которую одевается ремень). Вал устанавливается в корпусе на подшипниках. В целях предотвращения осевых смещений распределительный вал имеет упорный фланец.

2. Толкатели. Толкатели – это детали газораспределительного механизма, которые служат для передачи усилий от кулачков распределительного вала к штангам коромысел. Толкатели изготавливают из высокопрочной стали или чугуна.

Виды толкателей: роликовые, цилиндрические, грибовидные.

Движение толкателей происходит в корпусах, закрепленных на блоке цилиндров или по направляющим.

3. Клапаны. Клапаны служат для подачи горючей смеси в цилиндры двигателя и вывода отработанных газов. Различают впускные и выпускные клапаны. Впускные служат для впуска горючей смеси, а выпускные клапаны служат для выпуска отработавших газов.

Конструкция клапана. Клапан состоит из стержня и головки. НА клапанной головке имеется кромка под 45 градусов для лучшего прилегания клапана. Впускной клапан отличается от выпускного диаметром. Выпускной клапан значительно больше по диаметру, чем впускной, так как объем отработавших газов превышает объем подающейся горючей смеси. Клапаны ГРМ установлены в головке блока цилиндров. Место их соединения называется седлом и имеет конусную форму. Для герметизации цилиндра предназначен клапанный механизм. Для улучшения герметизации цилиндра проводят процесс под названием притирка клапанов.

Впускные клапаны изготавливают из стали с хромистым покрытием, а выпускные клапаны из жаропрочной стали. Седла клапанов изготавливают из жаропрочного чугуна.

Движение стержней клапанов осуществляется по направляющим втулкам, которые изготавливаются из чугуна или стали. Направляющие соединены с головкой блока цилиндров . Клапаны оснащены внутренней и наружной пружинами. Пружины же крепятся с помощью тарелок, сухарей и шайб.

Открытие клапанов осуществляется через усилие, которое передается от распределительного вала на клапан.

Газораспределительный механизм современных двигателей устроен таким образом, что на каждый цилиндр двигателя имеется по два клапана впуска и два клапана выпуска. Для снятия клапанов используют рассухариватели клапанов.

4. Штанги

Штанги служат для передачи усилия от толкателей к коромыслам. Штанги толкателей могут иметь форму полых цилиндрических стержней со стальными наконечниками.

Штанги изготавливают из износостойкого алюминиевого сплава, крепятся с одной стороны к коромыслу, а с другой – к толкателю.

5. Коромысло

Коромысло служит для передачи усилия от штанги к клапанам. Коромысло выполнено в виде рычага с двумя плечами, который крепится на оси. При этом одно плечо длиннее, чем другое (возле штанги).

Коромысла изготавливают из прочной стали. Устанавливают коромысло на оси, которая крепится к головке цилиндров, на специальных втулках. Втулки предназначены для уменьшения трения между осью и коромыслом.

6. Привод распределительного вала

Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала при помощи привода, который может быть, как мы говорили цепной, шестеренчатый, ременной.

Скорость вращения распределительного вала в 2 раза меньше, чем скорость вращения коленчатого вала, что обеспечивается передаточным числом звездочки, либо размером шкива.

Таким образом, за два вращения коленчатого вала, распределительный вал совершит только одно вращение, что необходимо для осуществления одного рабочего цикла.

Часто встречается в обиходе автомобилистов такой термин, как тепловой зазор.

2019-04-09 Газораспределительный механизм: назначение, конструкция и принцип работы

Большинство современных автотранспортных средств, включая легковые автомобили, оборудуется двигателями внутреннего сгорания (далее ДВС), как правило, поршневыми четырехтактными. В таком случае помимо кривошипно-шатунного механизма (далее сокращенно КШМ), включающего цилиндропоршневую группу, в конструкции двигателя предусматривается установка газораспределительного механизма (далее сокращенно ГРМ). Именно синхронная работа, взаимодействие элементов КШМ и ГРМ обеспечивает рабочий цикл двигателя, состоящий из четырех тактов (впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск).

ГРМ используются различных типов. Есть золотниковые, поршневые (с системой Найта), но они не нашли широкого применения на легковых автомобилях. Наиболее распространенная схема – использование клапанного механизма, его называют клапанной группой. Помимо этого у каждого ГРМ есть привод, корпус (интегрированный или обособленный), а также распределительный вал (зачастую система валов, хотя уже появляются схемы, в которых распредвал не используется, а клапаны приводятся в действие с помощью электромагнитного привода или другим способом. Такие рабочие ДВС есть, но пока на серийные автомобили не ставятся). С целью полноты картины отметим, что есть экспериментальные двигатели вообще без ГРМ.

В процессе эксплуатации ГРМ и его компоненты требуют обслуживания (это касается, прежде всего, привода и клапанной группы), а порой и ремонта, усовершенствования (речь о распредвале и фазах газораспределения).

Автомобильный портал Avto.Tatar представляет каталог, где размещена информация о казанских автосервисах, станциях техобслуживания (СТО), технических и моторных центрах, осуществляющих обслуживание, настройку и ремонт ГРМ двигателей. Еще у нас можно выбрать и автомагазины, предлагающие в столице Татарстана все жидкости, расходники и запчасти, востребованные при выполнении указанных выше работ.

Остановимся более подробно на классическом клапанном, с распредвалом (валами) ГРМ четырехтактного двигателя, как конструкционном решении, применяемом на большинстве современных ДВС.

Назначение и принцип работы

Функционирование ДВС основано на использовании четырех тактов, благодаря им тепловая энергия, которая образуется при сгорании ТВС (топливно-воздушной смеси), преобразуется в механическую работу. Все это проистекает в цилиндрах где клапаны и поршни синхронно изменяют свое положение по отношению друг к другу, то есть передвигаются строго в заданном порядке, соблюдая определенные фазы газораспределения. Возвратно-поступательное движение поршней обеспечивает коленвал, который вращается сперва благодаря стартеру определенного типа, а затем механическому усилию, которое передается от поршней через шатуны (оттого эту группу порой называют шатунно-поршневой).

А что заставляет двигаться клапаны? Вот тут и подходим к сути нашего вопроса. Конструкторы предусмотрели систему узлов и деталей, которые взаимодействуют между собой с одной единственной целью – заставить клапаны двигаться. Такая система и называется общим термином – ГРМ. Причем клапаны должны не просто двигаться, а передвигаться в определенном порядке, открывая поочередно (или иногда одновременно, это перекрытие клапанов) впускные (для подачи топлива или ТВС) и выпускные (для отвода выхлопных газов) клапаны.

Итак, ГРМ – система узлов и деталей, обеспечивающая работу клапанной группы (клапанов как впускных, так и выпускных). Работа клапанной группы ГРМ обязательно должна быть синхронизирована с работой поршней КШМ . Это необходимо для предотвращения столкновения клапанов и поршней (в случае рассинхронизации они могут столкнуться между собой), а также соблюдения базового принципа работы двигателя, его четырех тактов в отдельно взятом цилиндре и группе цилиндров (как минимум два).

Как это все работает? Функционирование клапанного ГРМ в полной мере зависит от работы КШМ, точнее коленвала. На преобладающем большинстве ДВС устанавливается привод ГРМ. Он обеспечивает передачу заданного крутящего момента, определенного усилия от коленвала на распредвал (в ряде схем одновременно на несколько валов). Говоря другими словами вращается коленвал, передает усилие на привод, а привод заставляет вращаться распредвал. Он в свою очередь взаимодействует с компонентами клапанной группы, те заставляют двигаться клапаны (как впускные, так и выпускные). Иные схемы есть в теории и опытных образцах, но их суть заключается в том, чтобы отказаться и от привода ГРМ, и от распредвала (нескольких валов). Ранее были такие попытки, но получалось не совсем надежно. Это и есть базовый принцип работы в целом ГРМ.

Резюме. ГРМ необходим для обеспечения работы двигателя. Принцип функционирования основан на взаимодействии с компонентами КШМ. Далее подробно в деталях о каждом компоненте ГРМ, как он работает и для чего нужен.

Общее устройство клапанного ГРМ

Все основные узлы ГРМ уже обозначили, соберем эту информацию вместе. Итак, ключевые компоненты газораспределительного механизма, начиная от коленвала:

• привод, обеспечивающий механическую связь между коленвалом и сопряженным распредвалом (порой их несколько);
• распредвал (порой ряд валов, в полной зависимости от компоновки ДВС и общего количество клапанов);
• клапанная группа (состоит из клапанов (одного или нескольких впускных, а еще выпускных), зачастую специальных устройств, обеспечивающих взаимодействие непосредственно с распредвалом, прямая связь между распредвалом и группой впускных, выпускных клапанов почти не применяется, только через промежуточные механизмы);
• корпус (это та часть двигателя, где располагаются распредвал (несколько валов), а также еще клапанная группа ГРМ, компоненты иных систем, например, смазки).

Помимо этого современные двигатели, их ГРМ, как правило, оборудуются дополнительными узлами. То есть они на одних силовых агрегатах присутствуют, на других нет, не являются обязательными. Таких компонентов много, назовем те, которые встречаются практически всегда или очень часто. Это, прежде всего, датчики положения распределительного вала (ДПРВ, они же датчики Холла, определяют угловое положение механизма газораспределения, ставятся в том случае если двигатель оборудован ЭБУ, электронным блоком управления, из современных моторов таких 99,9 %). Помимо этого могут устанавливаться компоненты разных систем. Например, есть системы, обеспечивающие изменение фаз газораспределения, другие отключают цилиндры. Выделим и устройства, которые регулируют тепловые зазоры клапанов, сейчас это гидрокомпенсаторы (иногда гидроопоры), ранее использовались и другие.

Следует понимать что это основные варианты, охватить все в рамках одной статьи практически невозможно, конструкционные решения используются различные, даже в рамках одной схемы. То есть лучше рассматривать каждый отдельно взятый двигатель обособленно. Расскажем обо всех компонентах в общем.

Привод ГРМ

Чтобы обеспечить связь между распределительным и коленчатым валом активно используется три основных решения – цепь, ремень, шестерня, либо применяется их комбинация. Других вариантов пока не придумали. Выбор привода зависит от размещения распредвала и коленвала по отношению друг к другу, а также конструкционных особенностей самого силового агрегата. Акцентируем свое внимание на трех основных типах привода, а затем кратко о комбинированных схемах.

Цепной привод ГРМ

Цепной тип привода ГРМ, исходя из названия, включает такую деталь как цепь ГРМ . На распредвале и коленвале устанавливаются зубчатые шестерни, их еще зовут звездочками. На них надевается цепь. Из-за того что она обладает высокой степенью инерции, ее прячут под кожух, ставят дополнительно успокоители и натяжители (их бывает несколько, автоматические и механические, как правило, гидронатяжители).

Принцип работы прост, вращается коленвал и звездочка на нем, задействуется цепь, она обеспечивает вращение звездочки распредвала, благодаря чему он взаимодействует с компонентами клапанной группы.

Цепи используются различные, основные виды – втулочные, роликовые и зубчатые (они же пластинчатые). Помимо этого различия существуют и в количестве рядов, сейчас наметилась нехорошая тенденция ставить однорядные цепи (у них один ряд), но есть и роликовые цепи с общим количеством рядов от 2-х до 4-х, втулочные цепи также бывают двухрядными.

Главная проблема в такой ситуации поломка вспомогательных устройств (звездочек, натяжителей, успокоителей) или самой цепи, она перескакивает через один или сразу несколько зубьев. В итоге нарушаются существующие фазы газораспределения, происходит рассинхронизация работы клапанов и поршней, а это иногда приводит к серьезным поломкам, вплоть до капремонта двигателя. Однорядные цепи имеют свойство обрываться. Если в двухрядных цепях обрыв одной ветви не приводит к критическим последствиям, то обрыв (разрыв) однорядной цепи это как минимум неисправности ГРМ и КШМ, а если двигатель не выключить сразу, то капремонт двигателя. Многое находится в зависимости от специфики самого мотора. Оборванная цепь обладает очень высокой инерцией, в ряде двигателей она способна уничтожить половину навесного оборудования пока водитель не спохватится. Тогда слабонервным под капот лучше не заглядывать.

Оттого при каждом ТО желательно проверять состояние цепного привода ГРМ (это, конечно, сложно, он закрыт кожухом и иногда, чтобы проверить, нужно полдвигателя разобрать, но если цепь однорядная, то, как говорится, – от греха подальше). Современные однорядные цепи, даже не китайские, а очень известных и уважаемых автопроизводителей на ряде моторов и 40 тысяч сейчас не выхаживают.

В случае обнаружения поломок проводится замена неисправных компонентов цепного привода. Тут правило одно, точнее сказать рекомендация. Если потребуется заменить цепь ГРМ , то лучше покупать ремкомплект, который включает все элементы, и менять одновременно все и сразу. Во-первых, так можно сэкономить, а во-вторых, так надежней. Понимаете, как минимум капитальный ремонт двигателя выйдет намного дороже, если вообще возможно будет его отремонтировать, а ведь порой приходится либо блок новый покупать, либо сам мотор. Вот так. Поэтому обращайтесь в Казани непосредственно к нам на Avto. Tatar , выбирайте автосервис и проходите техобслуживание, а если потребуется и ремонт цепного привода вовремя. Запомните, времена «неубиваемой» цепи ГРМ, которая может отходить 200-300 тысяч без особых проблем, уже ушли давно, «канули в Лету», такие решения еще встречаются, но, как правило, на старых моторах и очень редко на новых.

Ременной привод ГРМ

Второй наиболее распространенный тип привода ГРМ – ременной . Также, исходя из названия, ставится ремень ГРМ. Конструкционная схема такова. На распредвале и коленвале есть шкивы либо зубчатые шестерни. На них натягивается ремень, обеспечивающий устойчивую связь и передачу определенного крутящего момента непосредственно от коленвала к распредвалу. Вращается коленвал, вращается его звездочка или шкив, следом ремень, который и задействует звездочку или шкив распредвала.

Тут два решения, если используется клиновый или поликлиновый ремень – предусмотрена установка шкива, а если установлен зубчатый ремень, то используются звездочки, находящиеся в сцеплении с зубьями ремня. Сразу отметим что профиль зубьев значительно отличается, это следует учитывать, когда выполняется замена ремня ГРМ .

Помимо ремня ременной привод ГРМ включает и дополнительные компоненты – ролики (два вида, первые опорные, вторые натяжные). Опорные отвечают за позиционирование, проще говоря, расположение ремня относительно других узлов ГРМ и КШМ, а натяжные обеспечивают необходимый уровень натяжения ремня, чтобы он не соскакивал с шкива или звездочки или не перескакивал на несколько подряд зубьев, если схема с зубчатым ремнем.

Нарушения в работе ременного привода, также как и в случае с цепным приводом ведут к рассинхронизации работы клапанов и поршней, далее ремонт двигателя. Самая большая беда может случиться в случае разрыва ремня ГРМ, когда поршни двигаются, а клапаны остаются на месте. Если в клапанах нет цековок, то они могут погнуться, пробить поршни или что еще хуже стенки цилиндров, повредив блок, порой гнет распредвал и случается множество других неприятностей. Все они во многом обусловлены изношенностью и повреждениями. Это ведет к появлению надрывов, разрывов, трещин и высокой вероятности обрыва. Помимо повреждений и изношенности есть и прочие факторы, ведущие к деформации ремня ГРМ.

Что делать? Прежде всего обратиться на автопортал Avto.Tatar и выбрать автосервис в Казани, где можно пройти техобслуживание. Каждый автопроизводитель указывает не только на необходимость проверки привода ГРМ при плановом ТО, но и период замены ремня через определенное время и пробег, в зависимости о того, какое событие наступит ранее. Также может быть и внеплановая, внеочередная замена. Затем подберите на нашем портале автомагазин, где можно приобрести ремень ГРМ . Один совет – покупать лучше ремкомплект, то есть проводить замену вместе с опорными, а также еще и натяжными роликами.

Маленькое отступление. Не отметили выше, упустили одну важную, ключевую деталь. В некоторых ДВС конструкционная схема предполагает применение привода ГРМ не только для передачи заданного крутящего момента между валами (коленвалом и распредвалом), но и обеспечения работы определенного навесного оборудования сопряженных систем. Например, классическая схема когда привод ГРМ отвечает еще и за работу помпы (водяного насоса) системы охлаждения, иногда масляного насоса в системе смазки, топливного насоса, устанавливаемого в топливной системе, и ряда иных. Часто встречается именно схема с водяной помпой. Так вот, желательно при замене ремня ГРМ использовать не только ремкомплект с опорными и натяжными роликами, шкивами или звездочками, но и менять одновременно помпу. На ряде моторов, особенно отечественных, одного из производителей, она заклинивает и это приводит к разрыву ремня ГРМ. Оттого лучше поменять.

Шестеренчатый привод

Шестеренчатый привод используется редко, но это тот случай, когда повреждаться практически нечему. На распределительный и коленчатый валы устанавливаются зубчатые шестерни, между ними располагаются промежуточные шестерни, они обеспечивают устойчивую связь между валами, а также приводят в действие различное дополнительное оборудование. Принцип работы как в часовом механизме. Зубья одной шестерни зацепляются непосредственно с зубьями другой и заставляют ее вращаться и так далее по цепочке от шестерни коленвала, до шестерни распредвала.

Это в настоящее время. Еще позволим себе одно маленькое отступление. Все дело в том, что сама актуальность использования привода ГРМ обусловлена тем, что коленвал находится на значительном удалении от распредвала. Если брать классический двигатель (о горизонтально-оппозитных моторах поговорим ниже), с вертикальным расположением цилиндров (под определенным углом), то коленвал находится в блоке цилиндров, внизу, а распредвал вверху, в ГБЦ (есть и другие решения, их еще рассмотрим). Такая схема называется OHC или проще верхневальной. Вот из-за этого и приходится использовать цепной, ременной или шестеренчатый с промежуточными шестернями привод. Но так было не всегда, «до развода и раздела имущества» распредвал и коленвал жили как нормальная семейная пара в блоке цилиндров, рядышком, две шестерни, непосредственная связь между друг другом. Такая схема называется OHV или нижневальной.

То есть шестеренчатый привод использовался изначально, очень надежный, ломаться практически нечему, в верхневальной компоновке появились промежуточные шестерни, но и тут по сравнению с цепным и ременным приводом надежность в разы выше. Недостатки такой схемы, в концепции рабочих параметров современных автомобильных двигателей, свели ее использование на нет. Она все еще встречается. Например, Nissan используют такую схему на силовых агрегатах линейки TD, у Toyota есть свой 3В, а Volkswagen до недавнего времени использовал моторы BLJ, AXE и AXD. То есть единичные случаи, редкие. В такой схеме поломаться могут шестерни, речь об износе и механических повреждениях зубьев, а также дополнительные узлы в зависимости от схемы конструкции, которые гасят крутильные колебания.

Комбинированный привод

Есть автопроизводители, которые разрабатывают настолько мудреные схемы, используя несколько типов привода ГРМ одновременно, что порой разобраться трудно и возникает вопрос зачем и с какой целью.

Есть двигатели, у которых привод ГРМ состоит из шестерен и цепи, то есть шестерня коленвала работает в паре с промежуточной шестернью, а она в свою очередь при помощи цепи объединена с шестернью распредвала. Подобных схем десятки, но используются крайне редко и на отдельных ДВС. Доходит до того что используется комбинация ремня и цепи, например, цепь отвечает за связь одного распредвала и коленвала, а ремень обеспечивает связь между двумя распредвалами или наоборот. Порой устанавливается несколько цепей или ремней ГРМ (два-три). Покупая автомобиль поинтересуйтесь не стоит ли на нем двигатель с такими экзотическими схемами привода ГРМ. Обычно они очень сложны в обслуживании, эксплуатации и ремонте, их «очень любят» мотористы. Встречаются такие моторы и у японских, и у корейских автопроизводителей, особенно дизельные.

Распределительный вал

Привод ГРМ обеспечивает связь коленвала и распредвала (или эта связь непосредственная). Схему где распределительного вала нет рассматривать не будем, она на серийных двигателях пока что не используется.

Распределительный вал приводит в действие через определенные промежуточные компоненты клапана. Прежде чем рассмотреть принцип действия остановимся на конструкции, чтобы было понятно. Итак, распределительный вал состоит из двух базовых компонентов. Первый – кулачки, они взаимодействуют с компонентами клапанной группы (причем сколько клапанов, столько и кулачков, хотя не всегда, может быть больше, например, по два на один клапан или порой, очень редко, меньше). Кулачки отличаются по форме и это очень важно, нужно иметь в виду. Второй – опорные шейки, в большинстве схем их число равно общему числу коренных шеек на коленвале, хотя не всегда.

А теперь о принципе работы. Вращается коленвал и передает крутящий момент на распредвал, непосредственно или через привод ГРМ. Распредвал вращается, кулачки взаимодействуют с определенными устройствами, которые приводят в действие впускные или выпускные клапаны.

Это упрощенная схема. Важно понимать где стоит распредвал, сколько их вообще, где и как располагаются клапаны. Давайте на этом подробнее, но кратко. Большинство современных двигателей с вертикальным блоком верхневальные и верхнеклапанные. Что это значит. Распределительный вал находится вверху в ГБЦ, либо в отдельном корпусе. Клапаны располагаются вверху, в цилиндрах. Это схема OHC. Количество распредвалов бывает разное. Две основные схемы. Первая – один вал на все клапаны (схема SOHC). Вторая – один вал на впускные клапаны, второй на выпускные клапаны (схема DOHC). Другие схемы применяются очень редко. Причем обратите внимание, количество распредвалов зависит от количества рядов цилиндров. Бывает один ряд R -образная компоновка, близкая к ней VR-образная компоновка (два ряда с углом развала цилиндров 10°-20°), у них одна ГБЦ и соответственно распредвалов один или два. Еще используется V-образная компоновка. Два ряда расположенных по отношению друг к другу под определенным углом развала цилиндров 60°, 90°, 45°, иногда встречается и 72°. Плюс еще и редкая W- образная компоновка (два VR собранные в один блок). Так вот у них может быть четыре распредвала, две ГБЦ по паре валов ( DOHC ).

Теперь об экзотике. Раньше такие конструкционные решения применялись очень часто, сейчас практически не используются. Вертикальный блок, в котором распределительный вал размещается в блоке цилиндров, рядом с коленчатым валом. Мы об этой схеме уже упоминали, это нижневальная OHV. Но тут не все так просто, как кажется. Указанная схема предполагает верхнеклапанную компоновку. То есть распредвал внизу, рядом с коленвалом, а клапаны в ГБЦ. Связь осуществляется через штангу и промежуточные элементы клапанной группы, например, рокеры с регулировочными шайбами (причем они могли быть и внешними, наружными). Такая компоновка используется сейчас редко, последними сражались до конца американцы, особенно Ford стойко держался, но и они сдались. Сейчас двигатели с OHV встретишь редко.

А теперь вообще экскурс в историю. Давным-давно, лет этак 70-80 назад, в эпоху карбюраторных моторов использовалась схема, которая называется SV. Вертикальный блок цилиндров, в нем внизу распредвал и коленвал. А вот клапаны, такое сейчас не встретишь, с нижним, боковым расположением и, как правило, не в цилиндрах, а в блок-картере. То есть распредвал и клапаны имеют прямую связь как и в OHC, но все внизу и сбоку. Если, например, соберетесь покупать ГАЗ-М-20, этот четырехдверный фастбек гордо именовался «Победа», вот у него оригинальный двигатель именно с такой компоновкой.

И еще обещали рассказать об оппозитных двигателях. Все представленные схемы с вертикальным блоком, но есть моторы и с горизонтальным блоком, их называют «боксерами», горизонтально-оппозитными силовыми агрегатами. Два ряда цилиндров с углом развала в 180°. Так вот, у них распредвал сбоку от коленвала (слева и справа) и клапаны расположены в горизонтальной плоскости под определенным углом в цилиндрах.

Надо обращать внимание и на способ установки распредвала. Если говорить о традиционной верхневальной компоновке, то распредвалы могут ставиться непосредственно на постель и закрепляться бугелями либо на опорные подшипники скольжения. Причем схемы размещения разные, традиционная в ГБЦ, может быть и в отдельном корпусе или прочие варианты.

Следующее. В распредвале существуют свои пары трения, оттого проводится его смазка, а чтобы предотвратить утечку масла используются сальники распределительного вала . О датчиках уже упоминали (они используются различные, часто Холла, реже оптические и индуктивные). Есть и иные иногда компоненты, тут все напрямую от конструкции двигателя зависит.

Распредвалы отличаются по материалу изготовления (сталь, чугун), технологии производства (кованые, литые, сборные) и ряду других параметров.

Распределительным валам вследствие изношенности, механической деформации и по другим причинам свойственны свои неисправности. В итоге рассинхронизация работы клапанов и поршней, а также нарушение текущих фаз газораспределения. Это основные проблемы, ведущие к поломкам ДВС, порой очень серьезным, а еще к снижению его эксплуатационных параметров, повреждениям компонентов иных систем.

Помимо распредвала поломки свойственны и компонентам, которые работают с ним в паре. Это и подшипники, и бугеля, и постели, а особенно сальник, из-за чего нарушается герметичность контура и случается утечка масла, непосредственное попадание его в цилиндры. Большинство деталей не подлежат восстановлению в подобной ситуации, иногда можно восстановить распредвал, но в целом нужна замена. В Казани с этим вопросом обращайтесь непосредственно к нам на Avto.Tatar, выберите автосервис, где проведут диагностику и ремонт, замену распредвала и его деталей, а также магазин, где можно приобрести для этого все необходимое.

Клапанная группа ГРМ

Следующая важная составляющая ГРМ – клапанная группа. Начнем с главного. Кулачки распредвала в современных двигателях практически никогда напрямую не взаимодействуют с клапанами. Все это связано с температурным расширением штока клапана при нагревании, из-за этого он увеличивается в размерах, а когда охлаждается – уменьшается. Оттого между штоком клапана и устройством, которое передает усилие от распредвала, всегда есть определенное расстояние, оно называется температурным зазором. Очень сложно отрегулировать температурный зазор если есть прямая связь между кулачном и штоком, надо менять положение либо распредвала, либо клапана. Чтобы с этим не заморачиваться и используют специальные устройства. Они бывают различными по конструкции. В одних случаях ставятся коромысла (иногда два на один кулачок), причем коромысла бывают и с четырьмя опорными поверхностями, и с регулировочным эксцентриком, и в форме специальных рычагов. В других случаях проводится установка специальных толкателей (цилиндрических, их еще называют стаканчиками, роликовых, очень редко можно встретить и тарельчатые). Бывают очень сложные схемы, не будем на них подробно останавливаться, например, отметим использование гидроцилиндров вместо коромысел. Задача этого компонента опосредованно передать усилие от кулачка распредвала непосредственно на торец штока (стержня клапана).

И остались сами клапаны. Уже отмечали что они ставятся двух видов – впускные, а также выпускные, как минимум один впускной и один выпускной на цилиндр, порой по два (то есть в сумме четыре), иногда три (2 впускных, 1 выпускной) или пять (3 впускных, 2 выпускных). Были прототипы и с шестью клапанами на каждый цилиндр, но это уже перебор, такие в серию не пошли.

Клапан включает шток (стержень), на нем вверху торец, а сбоку специальная выточка под сухари, а также тарелки с фаской (оттого клапаны и называются порой тарельчатыми). Принцип работы прост. Кулачок распределительного вала воздействует непосредственно на коромысло, гидроцилиндр или толкатель, тот на торец штока и клапан начинает движение. Когда кулачок вместе с распредвалом делает оборот усилие прекращается и возвратная пружина возвращает клапан в исходное положение, фаска на тарелке плотно прилегает прямо к седлу, обеспечивая герметичность впускного или выпускного канала. Помимо обозначенных компонентов в клапанной группе еще используются направляющие, обеспечивающие правильное положение клапанов, и маслосъемные колпачки.

Все эти компоненты могут ломаться по самым различным причинам. В итоге, как минимум, изменятся фазы газораспределения, а это приводит к понижению эксплуатационных характеристик силового агрегата. В худшем случае происходит рассинхронизация работы клапанов и поршней, об этом неоднократно говорили. Из-за этих проблем и возможны поломки элементов связанных систем.

Почти все компоненты клапанной группы неремонтопригодные, меняют при износе, деформации, поломках, иногда можно что-то сделать с клапанами. В случае необходимости выберите в каталоге, размещенном на нашем сайте, моторный центр, СТО в столице Татарстана, где выполнят ремонт клапанной группы, а также магазин, где можно приобрести необходимые для выполнения работ запчасти.

В статье постоянно говорим о необходимости ремонта в случае поломок, но не упомянули важную деталь. Надежная работа ГРМ во многом зависит от правильной его настройки и регулировки, это может предупредить появление неисправностей. Критериев масса. Это и правильность установки цепи или ремня, регулировка их степени натяжения, температурного зазора клапанов, правильная установка фаз газораспределения, вплоть до правильной степени затяжки бугелей и клапанной крышки . Опытные мотористы все это прекрасно знают, что нужно ГРМ обслуживать, проверять его рабочие параметры и вовремя регулировать, иначе быть беде.

Корпус

В этом разделе подведем итог под тем, что отмечено выше. Итак, привод ГРМ внешний, он располагается на блоке цилиндров, прикрывается кожухом. Распредвал находится либо внизу, тогда корпус это блок цилиндров, либо вверху, тогда корпус это либо ГБЦ, которые накрывает клапанная крышка, препятствующая вытеканию моторного масла (традиционная схема), либо отдельный блок (как в ряде современных двигателей). Кстати, клапанной крышке характерны свои поломки, а ее прокладку надо менять всегда когда она снимается. Например, если требуется регулировка температурного зазора, то сняли крышку, отрегулировали, поставили новую прокладку и крышку на место, также и при ремонте, других видах обслуживания.

Далее. Клапанная группа либо в блок-картере (сейчас такой вариант не используется), либо в ГБЦ , тот же вариант что и с распредвалом (наиболее частая схема), а если распредвал в другом месте, то часть клапанной группы наружная, это касается штанг и рокеров (верхнее расположение клапанов и нижнее распредвала).

Дополнительные устройства

Эта тема просто огромная по своему объему, каждый производитель имеет свои конструкционные схемы, они значительно отличаются и позволяют оптимизировать работу ГРМ. Выделим несколько базовых элементов, встречающихся наиболее часто. В первую очередь это гидрокомпенсаторы. Чтобы не регулировать тепловые зазоры клапанов периодически вручную ставятся гидрокомпенсаторы (взаимодействующие с толкателями) и гидроопоры (работающие в связке с коромыслами), работа которых связана с функционированием системы смазки.

Вторая большая группа устройств это компоненты систем, дающих возможность изменять текущие фазы газораспределения, а у разных производителей они отличаются. Из основных узлов отметим фазовращатели, муфты с гидравлическим или электрическим управлением.

Все эти детали подвержены поломкам, порой требуют обслуживания, ремонта или замены.