Не ремонтируя машину самостоятельно, большинство автолюбителей плохо представляют, что такое ГРМ в автомобиле. Более того, далеко не все знают, как эта аббревиатура расшифровывается.
Если коротко, то ГРМ — это газораспределительный механизм. Понимая устройство газораспределительного механизма, причины поломок, правила обслуживания, легче избежать неисправностей, ведущих к капитальному ремонту двигателя.
Как понятно из названия, механизм управляет фазами газораспределения ДВС, то есть синхронизирует впрыск топливно-воздушной смеси, выпуск отработанных газов. Вращение коленчатого вала через шестерни, цепь или передается на распредвал, который управляет согласованным движением кулачков, открывающих впускные и выпускные клапаны.
Схематическое изображение устройства одного из возможных вариантов ГРМ
Конструктивно механизм состоит из десятков деталей. Кроме распределительных валов в него входят клапаны, сухари, толкатели, коромысла, штанги, тарелки, пружины, регулировочные элементы, системы поворота клапанов. Вращение кулачков распредвала обеспечивает раздельное осуществление фаз впрыска, сжатия, сгорания топлива (рабочего хода), выброса отработанных газов.
Конструкции ГРМ разделяют по расположению клапанов (нижнее, верхнее, смешанное). Для современных легковых моделей характерно использование ГРМ системы DOHC, с двумя клапанами на цилиндр. Каждый из двух распределительных валов открывает отдельный ряд клапанов, уменьшая инерцию коленчатого вала. Такая конструкция ГРМ увеличивает мощность двигателя, допустимое число оборотов.
Десмодромные ГРМ дорогих моделей управляются бортовыми компьютерами (электронными управляющими блоками). В них применяются электромагнитные клапаны, по команде микропроцессора меняющие режим работы двигателя. Это снижает расход топлива, помогает снимать с мотора оптимальную для режима движения мощность.
Поломки ГРМ и их причины
Внешними признаками поломок элементов газораспределительного механизма становятся металлические стуки в головке блока, падение мощности двигателя, синий цвет выхлопа, выстрелы глушителя, звонкие детонационные стуки, перегревы мотора.
Клапаны, погнутые в результате обрыва ремня
К причинам неисправностей ГРМ автомеханики относят износ деталей (при выработке ресурса двигателя), нарушение правил эксплуатации силового агрегата (экстремальные нагрузки, работа на максимальных оборотах), использование загрязненных смазок, бензина с примесями, смолами.
Это ведет к появлению распространенных поломок газораспределительного механизма:
- повышенному износу подшипников;
- нагару на клапанах;
- увеличению тепловых зазоров клапанов;
- деформациям пружин клапанов;
- неисправностям гидрокомпенсаторов;
- зависанию клапанов;
- удлинению цепи ГРМ;
- обрыву ремня ГРМ;
- износам зубчатого шкива, направляющих втулок, стержней клапанов, маслоотражающих колпачков.
Диагностика износа ГРМ усложняется сходством симптомов с неисправностями других систем двигателя. Для точного определения поломки необходим демонтаж головки блока цилиндров. При запоздавшей диагностике назревающих поломок к серьезным последствиям приводят обрывы ремня ГРМ, зависание клапанов.
Зависание клапанов бывает вызвано нагаром, резонансом, ослаблением пружин клапанов. Неисправность требует полной разборки механизма, в крайнем случае – замены клапанов. Обрыв ремня ведет к загибу, деформации клапанов, направляющих втулок, отрыву штоков. Может понадобиться замена клапанов, капитальный ремонт всего двигателя (включая замену поврежденного блока цилиндров).
Видео о ГРМ в автомобиле
Обслуживание газораспределительного механизма
При техобслуживании автомобиля визуальный осмотр ремня доступен даже неопытным автолюбителям. Труднее определить растяжение цепного привода. Если на ремне видны трещины, значительные потертости, нитки корда, замена детали обязательна. Проверить натяжение ремня можно поворотом плоскости пальцами на 90 градусов.
Опытные владельцы машин, обладающие опытом ремонта, проводят замену ремня самостоятельно. Тонкими моментами операции становится совмещение меток шестерней валов (коленчатого, распределительного) с прорезями кожуха привода, определение пригодности натяжных роликов к дальнейшей эксплуатации, правильная регулировка натяжения.
Метки на шестернях валов и на кожухе
При выборе зубчатого ремня для замены, кроме соответствия размеров, нужно обращать внимание на материал привода. Лучшими считаются ремни из композитных материалов (тяговый слой из арамида, полиэстера, полиамида, наружное покрытие бутадиен-нитрильным каучуком). Такие производители зубчатых ремней как ContiTech, «Бош», Dayco, Habasit гарантируют для своей продукции:
- износостойкость;
- малую шумность;
- высокие показатели эластичности, прочности на разрыв;
- способность работать при повреждениях (незначительных трещинах, потертостях).
Операции измерения теплового зазора, диагностику направляющих втулок (определение зазора между клапанами и втулками) нужно доверить специалистам. Для этого требуется разборка ГРМ, использование специальных измерителей. Обращения в автосервис не избежать при сбоях фаз газораспределения (требующих регулировки), текущих ремонтах седел клапанов, заменах распределительных шестерен, направляющих втулок.
Механизм газораспределения автомобилей ВАЗ 2108-2110 с центральным и распределённым вспрыском служит для пуска горючей смеси в камеру сгорания двигателя и отвода отработанных газов. Головка цилиндров отлита из алюминиевого сплава, имеет запрессованные чугунные седла и направляющие втулки клапанов. Верхняя часть втулок уплотняется металло-резиновыми маслоотражательными колпачками 7 (Приложение 1), которые препятствуют попаданию масла в камеру сгорания двигателя, что предотвращает закоксовывание свечей зажигания. В запасные части направляющие втулки поставляются с увеличенным на 0,02 мм наружным диаметром.
Распределительный вал – чугунный, литой, пятиопорный. Рабочие поверхности кулачков и поверхность под сальник отбеливаются для увеличения износостойкости. В распределительном вале пять опор и восемь кулачков. Передняя и задняя крышки распределительного вала изготовлены из дюралюминиевого сплава. К передней части распределительного вала крепится распределительная шестерня, изготовленная из чугуна. К передней части коленчатого вала также крепится распределительная шестерня, диаметром поменьше вышеуказанной.
Для натяжения ремня ГРМ в передней части блока цилиндров установлен натяжной ролик, также ремень ГРМ вращает водяной насос (помпу) системы охлаждения.
Между кулачком распределительного вала находится металлический толкатель, в днище которого устанавливается регулировочная стальная шайба определённой толщины.
Работа грм
Горючая смесь из поплавковой камеры через систему жиклеров впрыскивается в впускной коллектор двигателя, откуда посредством разряжения, создаваемого поршнем, через впускной клапан, попадает в камеру сгорания двигателя. После воспламенения горючей смеси через выпускной клапан попадает в выпускной коллектор и дальше в выхлопную трубу.
При нахождении каждого поршня в верхней мёртвой точке впускной и выпускной клапаны этого же цилиндра должны быть закрыты. При нарушении фаз газораспределения двигатель не работает или работает с перебоями (троит). Для соблюдении правильности и очерёдности фаз газораспределения коленчатый и распределительный вал устанавливается в соответствии с метками, обозначенными на распределительной шестерне коленчатого вала (ВМТ), также метка верхней мёртвой точки находится на маховике коленчатого вала.
На шестерне распределительного вала также имеется метка, которая соответствует верхней мёртвой точке двигателя. В автомобилях серии ВАЗ 2108-2110 обрыв или износ ремня газораспределительного механизма приводит к нарушению фаз газораспределения, что влечёт за собой отказ в работе силового агрегата (двигателя). Во избежание этого нужно проводить плановые ТО и ежедневный осмотр.
Клапаны привода клапанов приводятся в действие кулачками распределительного вала через цилиндрические толкатели. Зубчатым ремнём приводится во вращение шкив насоса охлаждающей жидкости. Ролик служит для натяжения ремня. Поворачивая ролик относительно шпильки крепления, можно изменять натяжение ремня.
Техническое обслуживание и регулировка грм
Регулировка зазоров в механизме привода клапанов.
Зазор А (Приложение 1) между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами на холодном двигателе должен быть (0,2±0,05) мм для впускных клапанов и (0,35±0,05) мм – для выпускных. Зазор регулируется подбором толщины регулировочных шайб 6.
В запасные части поставляются регулировочные шайбы толщиной от 3 до 4,5 мм с интервалом через каждые 0,05 мм. Толщина шайбы маркируется на её поверхности.
Зазор регулируется в следующем порядке:
Снять крышку головки цилиндров и переднюю защитную крышку зубчатого ремня;
Вывернуть свечи зажигания ключом 67.7812.9515 и удалить масло из верхней части головки цилиндров;
Осмотреть поверхность кулачков распределительного вала: на них не должно быть задиров, раковин, износа и глубоких рисок;
Установить на шпильки крепления крышки головки цилиндров приспособление 67.7800.9503 для утапливания толкателей клапанов;
Повернуть коленчатый вал до совмещения установочных меток на шкиве и задней крышке зубчатого ремня, а затем довернуть его ещё на 40-50 0 (2,5-3 зуба на шкиве распределительного вала). При этом в первом цилиндре будет фаза сгорания;
Проверить набором щупов зазоры у 1-го и 3-го кулачков распределительного вала;
Если зазор отличается от нормы, то приспособлением 67.7800.9503 (Приложение 3) утопить толкатель и зафиксировать его в нужном положении, установив между краем толкателя и распределительным валом фиксатор 67.7800.9504 (Приложение 4);
Приспособлением 67.7800.9505 удалить регулировочную шайбу и микрометром измерить её толщину;
Определить толщину новой шайбы по формуле:
Н = В + (А – С),
где А –замеренный зазор, мм;
В – толщина снятой шайбы, мм;
С – номинальный зазор, мм;
Н – толщина новой шайбы, мм.
Пример. Допустим А = 0,26 мм; В = 3,75 мм; С = 0,2 мм (для впускного клапана), тогда:
Н = 3,75 + (0,26 -0,2) = 3,81 мм.
В пределах допуска на зазор ±0,5 мм принима6ем толщину новой шайбы, равную 3,8 мм.
Установить в толкатель клапана новую регулировочную шайбу маркировкой в сторону толкателя, убрать фиксатор 67.7800.9504 и ещё раз проверить зазор. Если он отрегулирован верно, то щуп толщиной 0,2 или 0,35 мм должен входить с лёгким защемлением;
Последоват5льно поворачивая коленчатый вал на пол-оборота, что соответствует повороту метки на шкиве распределительного вала на 90 0 , отрегулировать зазоры клапанов, соблюдая очерёдность;
Залить масло в верхнюю часть головки цилиндров, установить крышку головки цилиндров и переднюю крышку зубчатого ремня.
Поворачивать коленчатый вал следует только по часовой стрелке или за болт крепления шкива привода генератора, или за шкив распределительного вала с помощью приспособления 67.7811.9509. Нельзя поворачивать коленчатый вал за болт крепления шкива распределительного вала, т. к. при этом можно повредить болт.
Проверка технического состояния головки цилиндров.
Тщательно вымыть головку цилиндров и очистить масляные каналы. Удалить нагар из камер сгорания и с поверхности выпускных каналов металлической щёткой.
Осмотреть головку цилиндров. На опорах под шейки распределительного вала и в отверстиях под толкатели клапанов не должно быть задиров и повреждений. Трещины в любых местах головки цилиндров не допускаются. При подозрении на попадание охлаждающей жидкости в масло, проверить герметичность головки цилиндров.
Для проверки герметичности закрыть отверстия охлаждающей рубашки заглушками и нагнетать насосом в рубашку охлаждения головки цилиндров воду под давлением 0,5 МПа (5кгс/см 2). В течение 2 мин. Не должно наблюдаться утечки воды из головки.
Можно проверить герметичность головки цилиндров сжатым воздухом, для чего заглушить отверстия рубашки охлаждения заглушками приспособления 67.7871.9510, опустить головку цилиндров в ванну с водой, подогретой до 60-80 0 С и дать ей прогреться в течение 5 мин. Затем подать внутрь головки сжатый воздух под давлением 0,15-0,2 МПа (1,5-2 кгс/см 2). В течение 1-1,5 мин не должно наблюдаться выхода пузырьков воздуха из головки.
Седла клапанов.
Форма фасок сёдел клапанов показана в Приложении 5. на рабочих фасках седел (зона контакта с клапанами) не должно быть точечных раковин, коррозии и повреждений. Небольшие повреждения можно устранить шлифованием седел. При этом снимать как можно меньше металла. Шлифовать можно как вручную, так и с помощью шлифовальной машинки.
Проверяется зазор между направляющими втулками клапанов и стержнями клапанов, измерив диаметр стержня клапана и отверстие направляющей втулки.
Расчётный зазор для новых втулок: 0,022-0,055 мм для впускных клапанов и 0,029-0,062 мм – для выпускных; максимально допустимый предельный зазор (при износе) 0,3 мм при условии отсутствия повышенного шума газораспределительного механизма.
Если увеличенный зазор между направляющей втулкой и стержнем не может быть устранён заменой клапана, заменить втулки клапанов, пользуясь для выпрессовки и запрессовки оправкой А.60153/R (Приложение 6).
Запрессовать направляющие втулки с надетым стопорным кольцом до упора его в тело головки цилиндров. После запрессовки развернуть отверстия в направляющих втулках клапанов развёртками А. 90310/1 (для втулок впускных клапанов) и А. 90310/2 (для втулок выпускных клапанов). Затем прошлифовать седло клапана и, при необходимости, довести ширину рабочей фаски до нужных размеров.
Удаляют нагар с клапанов. Проверяют, не деформирован ли стержень и нет ли трещин на тарелке. Повреждённый клапан заменяют. Проверяют состояние рабочей фаски клапана. При мелких повреждениях её можно прошлифовать, выдерживая угол фаски 45 0 30`±5`. При этом расстояние от нижней плоскости тарелки клапана до базовых диаметров (34 и 30,5 мм) должны быть в пределах 1,3-1,5 и 1,8-2,0 мм.
Проверяют, нет ли на пружинах трещин и не снизилась ли упругость пружин, измеряя их деформацию под нагрузкой. Проверяют состояние рабочей поверхности толкателя. На ней не должно быть задиров и царапин. При повреждениях заменяют толкатель.
При многократном использовании болтов крепления головки цилиндров они вытягиваются. Поэтому проверяют, не превышает ли длина болта 135,5 мм и если она больше, то заменяют новым.
Рабочие поверхности регулировочных шайб должны быть гладкими, без забоин, царапин и задиров. На них не должно быть ступенчатого или одностороннего износа, натира металла. Допускаются концентричные следы от приработки с кулачками распределительного вала.
Натяжение ремня привода распределительного вала регулируют в следующем порядке:
Снимают переднюю крышку зубчатого ремня;
Поворачивают коленчатый вал за борт крепления шкива привода генератора по часовой стрелке в такое положение, чтобы метка на маховике, видимая в люке картера сцепления, +находилась против среднего деления шкалы. При этом метка В (Приложение 2) на шкиве распределительного вала должна находиться против установочной метки А на задней защитной крышке рубчатого ремня;
Поворачивают коленчатый вал за болт крепления шкива привода генератора против часовой стрелки в такое положение, чтобы метка В на шкиве распределительного вала переместилась вниз от метки А на два зуба;
Проверяют натяжение ремня: оно считается нормальным, если в средней части ветви между шкивами распределительного и коленчатого валов ремень закручивается на 90 0 усилием пальцев 15-20Н (1,5-2 кгс). Для проверки натяжения можно пользоваться приспособлениями 67.7834.9525 или 67.7834.9526 с тарированной пружиной;
Если усилие ниже (выше) нормы, поворачивают коленчатый вал по часовой стрелке до совмещения меток А и В, ослабляют гайку крепления натяжного ролика, поворачивают его на 10-15 0 против (или по) часовой стрелки и затягивают гайку крепления оси;
Снова проворачивают коленчатый вал по часовой стрелке на два оборота до совмещения меток А и В, затем против часовой стрелки до смещения метки В на шкиве распределительного вала на два зуба вниз от метки А и проверяют натяжение ремня;
Если натяжение недостаточно, то повторяют операции по натяжению ремня;
Если натяжение нормальное, то затягивают гайку крепления натяжного ролика моментом 39,2 Н·м и устанавливают переднюю крышку зубчатого ремня.
Необходимо избегать лишнего натяжения ремня, т. к. это значительно снижает срок его службы, а также подшипников насоса охлаждающей жидкости и натяжного ролика.
После завершения регулировок проверяют затяжку болта крепления шкива привода генератора на коленчатом валу. При натяжении ремня не допускается проворачивать коленчатый вал вращением шкива распределительного вала.
Механизм газораспределения двигателя должен обеспечивать своевременный впуск в цилиндры свежего заряда воздуха или горячей смеси и выпуск из цилиндров отработавших газов. При возникновении неисправностей в механизме газораспределения нарушается нормальная работа двигателя, уменьшается его мощность, ухудшается экономичность.
Основными неисправностями механизма газораспределения могут быть следующие :
нарушение тепловых зазоров между стержнями клапанов и носками коромысел, подгорание рабочих фасок клапанов и седел, потеря упругости или поломка пружин клапанов, повышенный износ толкателей, штанг, коромысел, направляющих втулок клапанов, опорных шеек, втулок и кулачков распределительного вала, его упорного фланца и зубьев распределительной шестерни.
В автомобиле «Опель» основными неисправностями газораспределительного механизма являются износ шестерен и кулачков распределительного вала, нарушение зазоров между стержнями клапанов и носками коромысел, износ толкателей и направляющих втулок, тарелок клапанов и их гнезд. К отказам газораспределительного механизма относят поломку зубьев распределительной шестерни и потерю упругости клапанных пружин.
В процессе работы двигателя имеющийся в клапанном механизме тепловой зазор обеспечивает плотную посадку клапана на седло и компенсирует тепловое расширение деталей механизма. Если тепловой зазор в механизме впускного клапана нарушен, то проходное сечение клапана уменьшается, в результате чего уменьшается и наполнение цилиндра свежим зарядом воздуха или горючей смеси.
При увеличении теплового зазора в механизме выпускного клапана ухудшается очистка цилиндра от отработавших газов, что, в свою очередь, ухудшает процесс сгорания. При этой неисправности происходят повышенное изнашивание стержней клапанов и снижение мощности двигателя. Характерным признаком увеличенного теплового зазора является звонкий резкий стук, который хорошо прослушивается при работе двигателя без нагрузки с малой частотой вращения коленчатого вала.
При уменьшенном тепловом зазоре клапанов нарушается герметичность их посадки в седлах, а как результат - уменьшается компрессия в цилиндрах, подгорают фаски клапанов и их седла. Двигатель начинает работать с перебоями, мощность его падает.
Характерными признаками неплотного закрытия клапанов являются периодические хлопки во впускном или выпускном трубопроводе. У карбюраторных двигателей при уменьшенных тепловых зазорах впускных клапанов возникают хлопки в карбюраторе, а выпускных клапанов - в глушителе. Причинами этой неисправности могут быть также отложения нагара на седлах клапанов, поломки пружин клапанов, обгорания рабочих поверхностей клапанов и седел. Зазоры между стержнями клапанов и носками коромысел следует систематически проверять и при необходимости регулировать.
Шум в крышке распределительных шестерен и стуки распределительных шестерен сливаются с общим шумом, однако они прослушиваются в крышке распределительных шестерен, в зоне зацепления зубьев.
Обнаруженные при проверке технического состояния неисправности, вызванные повышенным износом деталей механизма газораспределения, устраняют при ремонте двигателя. Небольшие повреждения, предварительно устранив нагар, убирают путем шлифования. Седла клапанов не должны иметь раковин, повреждений и следов коррозии. Прежде чем ремонтировать седло, проверяют износ втулки клапана. Если она изношена, ее меняют, затем ремонтируют седло. Ремонт производят на специальных станках или используют специальное приспособление, состоящее из стержня и Сменной фрезы. Для восстановления клапанов и их седел применяют и другие комплекты инструментов отечественного и зарубежного производства.
Головки цилиндров после обработки седла необходимо обязательно продуть сжатым воздухом. Одним из наиболее распространенных дефектов направляющих втулок является повышенный износ внутренней поверхности. Обычно он вызывается длительной эксплуатацией двигателя после 150 тысяч километров пробега автомобиля.
Состояние направляющих втулок клапанов в основном определяет зазор между ними и стержнями клапанов. Чтоб определить зазор, нужно измерить диаметр стержня клапан и диаметр отверстия его направляющей втулки, а затем вычесть из второго значения первое. Одним из методов измерения зазора без снятия головки блока цилиндров является следующий. К клапану, установленному в направляющей втулке, прикладывают ножку индикатора часового типа и устанавливают его на нуль. Затем сдвигают стержень клапана по направлению к индикатору и по его показаниям определяют зазор между стержнем и направляющей втулкой. Зазор не должен превышать 0,20–0,25 мм. При измерении стержень клапана необходимо перемешать в направлении, параллельном коромыслу, так как в этом направлении, как правило, происходит наибольший износ направляющей втулки.
Зазор между направляющей втулкой и клапаном можно проверить следующим способом. Снимают головку блока цилиндров, очищают клапаны и направляющие втулки от отложений, вставляют клапаны во втулки и устанавливают на поверхность блока цилиндров индикатор часового типа (рис.1).
Рисунок 1. Измерение зазора между стержнем клапана и направляющей втулкой при снятой головке блока цилиндров
Затем в радиальном направлении передвигают тарелку клапана и определяют зазор. Для впускного клапана он не должен превышать 1,0 мм, а для выпускного клапана - 1,3 мм. Восстановить необходимый диаметр втулки можно, применив комплект специальных ножей из твердого сплава. С помощью таких ножей-колесиков выдавливают спиральный желобок внутри втулки клапана, что уменьшает ее внутренний диаметр за счет деформации металла. В результате выдавливания получают спиральные желобки, которые являются своеобразным уплотнением и удерживают масло. Далее с помощью развертки обрабатывают втулку под диаметр клапана. Если слишком большой зазор между направляющей втулкой и клапаном не устраняется после замены клапана и развертывания втулки под ремонтный размер клапана, втулку заменяют.
Проверка технического состояния механизма газораспределения заключается в оценке состояния его деталей. Состояние деталей оценивают по уровню шума и стукам, расходу сжатого воздуха, подаваемого в цилиндры, падению компрессии, по упругости клапанных пружин, а также по измерению изменений разряжения во впускном трубопроводе. По шуму и стуку определяют износ и растяжение цепи и звездочек привода газораспределительного механизма. Кроме того, шумы свидетельствуют об износе подшипников и опорных шеек распределительного вала, об увеличенном зазоре в клапанном механизме, который является следствием нарушения регулировки или износа деталей газораспределительного механизма.
На основании увеличенного расхода сжатого воздуха и падения компрессии устанавливают нарушение герметичности клапанов вследствие износа посадочных поверхностей их седел и головок. Расход сжатого воздуха определяется при помощи прибора К-69М. По причине того, что расход сжатого воздуха свидетельствует не только о неисправностях в газораспределительном механизме, но и о неисправности в кривошипно-шатунном механизме, для уточнения причин повышенного расхода воздуха проводят дополнительное измерение расхода сжатого воздуха после заливки в цилиндр небольшого количества моторного масла. Если при повторном измерении расход сжатого воздуха восстанавливается до требуемой величины, то это свидетельствует о том, что детали клапанного механизма находятся в удовлетворительном состоянии, если расход не восстанавливается, то необходимо произвести ремонт клапанного механизма.
По результатам измерений делается вывод о необходимости разборки и ремонта механизма газораспределения.
Проверку упругости пружин клапанов осуществляют без снятия их с двигателя. Для проверки пружин на двигателе нужно снять клапанную крышку, затем установить поршень цилиндра в ВМТ. После этого при помощи прибора КИ-723 измеряют усилие, которое необходимо для сжатия пружины. Если усилие окажется меньше допустимого, то необходимо произвести замену пружин. Кроме замены пружины в некоторых случаях под нижнюю опорную тарелку подкладывают дополнительную шайбу.
Для обеспечения эффективной работы двигателя необходимо проводить проверку и регулировку тепловых зазоров в приводе клапанов. При увеличенном тепловом зазоре появляется частый металлический стук клапанов, который отчетливо слышится при работе двигателя на холостом ходу. В результате этого происходит интенсивное изнашивание торцов стержней клапанов, наконечников стержней или регулировочных шайб. Кроме этого увеличенный тепловой зазор приводит к уменьшению мощности двигателя, так как уменьшается время нахождения клапанов в открытом положении, в результате этого ухудшается наполнение горючей смесью и очистка цилиндров от отработанных газов. При небольшом зазоре или при его отсутствии у выпускных клапанов появляются хлопки из глушителя, а у впускных клапанов - из карбюратора.
Для предотвращения перечисленных выше неисправностей необходимо периодически проверять и регулировать тепловые зазоры. Проверку и регулировку зазоров в приводе клапанов осуществляются на холодном двигателе, температура которого составляет 15-20 °С.
Кроме вышеперечисленных мероприятий необходимо ежедневно при контрольном осмотре автомобиля после прогрева двигателя обращать внимание на отсутствии стуков при различной частоте вращения коленчатого вала. После первых 2000 км пробега автомобиля, а в дальнейшем через 30 000 км нужно подтягивать гайки крепления крышки подшипников распределительного вала в установленной последовательности. После каждых 15 000 км пробега нужно проверять степень натяжения и состояние ремня привода распределительного вала и при необходимости натягивать его. Если на ремне обнаруживаются различные складки, трещины, расслоения, замасливания, а также разлохмачивания, то такой ремень может разорваться при работе двигателя, и он должен быть заменен до этого срока. При замасливании ремень тщательно протирают ветошью, которую предварительно смачивают бензином.
После каждых 30 000 км пробега необходимо проверять и при необходимости регулировать величину теплового зазора клапанов. При необходимости (при появлении частого металлического стука) проверку и регулировку величины теплового зазора клапана проводят раньше 30 000 км пробега. Кроме этого каждые 60 000 км пробега следует производить замену зубчатого ремня привода распределительного вала и маслоотражательных колпачков.
Основа нормального функционирования двигателя – это слаженная работа всех его механизмов и систем. Одним из таких важных составляющих силового агрегата является газораспределительный механизм, который отвечает за подачу воздуха во все цилиндры машины и вывод выхлопных газов.
Назначение и принцип действия ГРМ
Газораспределительный механизм в двигателе внутреннего сгорания предназначается для своевременной подачи воздушно-топливной смеси или воздуха в цилиндры и выпуска оттуда отработанных газов. Работа механизма осуществляется за счет своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.
Рабочий процесс ГРМ основывается на синхронном движении распределительного и коленчатого вала, что обуславливает открытие и закрытие клапанов в нужный момент моторного цикла. Во время вращательного движения распредвала, кулачки надавливают на рычаги, а те на стержни клапанов, открывая их. Следующий поворот распредвала поворачивает кулачек, который занимает исходную позицию и закрывает клапан.
Классификация газораспределительных механизмов
Двигатели на современных автомобилях оснащаются разными газораспределительными механизмами, которые имеют следующую классификацию:
- В зависимости от расположения распределительного вала – нижнее или верхнее.
- В зависимости от числа распределительных валов – один или SONC (Single OverHead Camshaft), либо два вала – DOHC (Double OverHead Camshaft).
- В зависимости от количества клапанов – от 2 до 5.
- От разновидности привода вала – шестеренчатый, цепной или с зубчатым ремнем.
Двигатели с верхним расположением вала считаются наиболее эффективными, и получили самое широкое распространение. В них клапана приводятся в движение распредвалом через рычаги толкателей. Это упрощает всю конструкцию, снижает массу двигателя и уменьшает силу инерции. В такой компоновке вал монтируется в головке, рядом с клапанами. Движение с коленчатого вала передается при помощи роликовой цепи или зубчатого ремня.
При нижнем положении вала ГРМ, он монтируется рядом с коленчатым валом в блоке цилиндров. Передача усилия на клапана происходит при помощи толкателей через коромысла. Распредвал входит в зацепление с коленвалом при помощи шестерни. Такая конструкция двигателя считается усложненной, к тому же инерция двигающихся частей механизма возрастет.
Количество распределительных валов механизма и клапанов на каждый цилиндр зависит от варианта двигателя. Чем больше в нем клапанов предусмотрено, тем лучше цилиндры заполняются воздухом или горючей смесью, и очищаются от газов. Благодаря этому, двигатель в состоянии развить больший . Нечетное количество клапанов означает большее число впускных в сравнении с выпускными.
Устройство ГРМ
Газораспределительный механизм имеет следующие основные элементы:
1. Распределительный вал. Открывает клапаны в определенной последовательности в зависимости от порядка работы цилиндров. Его изготавливают из чугуна или стали, и подвергают закалке токами высокой частоты трущиеся поверхности. Он может быть смонтирован в головке блока цилиндров или в картере. В многоклапанных двигателях расположено два распределительных вала, один из которых управляет впускными клапанами, а другой выпускными. Вращение вала происходит на цилиндрических опорных шейках. Прямое или непрямое воздействие на клапана осуществляется кулачками, расположенными на валу. Каждый кулачек соответствует одному клапану.
2. Привод клапанов. Клапаны приводятся в движение различными способами: при расположении распредвала в картере, усилие от кулачков передается на толкатели, штанги и коромысла.
Коромысло (рокер или роликовый рычаг) выполнено из стали, его устанавливают на полую ось, зафиксированную в стойках головки цилиндров. Одна его сторона упирается в кулачек вала, а другая давит на торец стержня клапана. При работе двигателя клапаны нагреваются и удлиняются, что грозит им неполной посадкой в седло. Поэтому между клапаном и коромыслом обязательно соблюдают тепловой зазор.
Также кулачек может воздействовать на клапан через рычаг или непосредственно на его толкатель. Толкатели могут быть выполнены в механическом (жестком), роликовом варианте или в виде гидрокомпенсатора. Первый вид из-за шумности почти не используется, а последний отличается мягкостью и отсутствием необходимости осуществления регулировок. Роликовые толкатели используют в форсированных и спортивных двигателях.
3. Механизм привода распределительного вала. Осуществляется цепной, ременной или шестеренной передачей. Цепная отличается надежностью, до сложна в устройстве и дорога, ременная дешевле, но менее надежна, и в случае порыва ремня может повлечь за собой повреждение двигателя за счет удара клапанов о поршни.
4. Клапаны. Предназначены для открытия и закрытия впускного и выпускного канала. Состоят из стержня и головки, на которой имеется узкая, скошенная под углом фаска, плотно прилегающая к фаске седла, для чего их взаимно притирают. Головки впускных клапанов делают большими, чем выпускных. Но выпускные сильнее нагреваются, поэтому изготавливаются из жаропрочной стали и внутри наполнены натрием для лучшего охлаждения.
Цилиндрический стержень клапана сверху выточен для крепления пружины, не дающей ему оторваться от коромысла, которая упирается в шайбу на головке, и фиксируется упорной тарелкой. Стержень помещается в направляющую втулку, запрессованную в головку цилиндров, чтобы масло не попадало в камеру сгорания, на него надевают маслоотражающий колпачок.
Фазы газораспределения
Фазами газораспределения принято считать начало открытия и момент закрытия клапана, выраженный в градусах угла поворота коленвала относительно мертвых точек. Лучшая очистка цилиндра от выхлопных газов достигается при открытии выпускного клапана до наступления нижней мертвой точки (НМТ), и закрытии после ВМТ. Наполнение цилиндров воздухом или горючей смесью происходит при открытии впускного клапана до прохождения им ВМТ, и закрытии после НМТ. Период одновременного открытия обоих клапанов называется их перекрытием.
Фазы подбираются на заводе-изготовителе двигателя экспериментальным путем, и зависят от его конструкции и быстроходности. При этом колебание газов используется таким образом, что перед закрытием впускного клапана перед ним находится волна давления, а перед закрытием выпускного – волна разрежения. Такой подбор фаз обеспечивает одновременное улучшение заполнения цилиндров воздухом или смесью, а также их очистку от выхлопных газов.
Установка механизма газораспределения осуществляется при помощи меток на шестернях. Отклонение от нормы на пару зубов или звездочек может привести к удару клапана о поршень и поломке двигателя. Постоянство фаз сохраняется при наличии теплового зазора в клапанном механизме, нарушения которого вызывают уменьшение или увеличение продолжительности открытия.
Для каждого двигателя завод-изготовитель указывает фазы газораспределения в виде диаграммы, где показаны моменты открытия, закрытия, и перекрытия клапанов.
Возможные неисправности ГРМ
Судить о неисправности газораспределительной системы можно по следующим внешним признакам:
