Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси и выпуска отработавших газов в соответствии с протеканием рабочего цикла.

Кроме того, он обеспечивает надежную изоляцию каме­ры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

в. т. м.

н. м. т. Выпуск

Диаграмма фаз газораспределения

а — с грибовидным толкателем; б — с качающимся толкателем; 1— промежуточная шестерня; 10 — контргайка; 2— поршень; 11— стойка валика коромысла; 3— клапан; 12— штанга; 4— головка цилиндров; 13— толкатель; 5— направляющая втулка; 14— распределительный вал; 6— пружины клапана; 15— шестерня распределительного вала; 7— коромысло; 16— шестерня коленчатого вала; 8— ось (валик) коромысла; 17— валик декомпрессора; 9 — регулировочный винт; 18— регулировочный винт декомпрессора; 19— качающийся толкатель.

Рис.. Проверка зазора между рычагами и кулачками распределительного вала: 1 - щуп; 2 - регулировочный болт; 3 - контргайка регулировочного болта.

Тепловой зазор между рычагом и кулачком распределитель­ного вала регулируется на холодном двигателе. Этот зазор составляет доли миллиметра и контролируется специальным щупом. Конкретный зазор, необходимый кон­кретному двигателю, указан в руководстве по его эксплуата­ции. Известно, что при нагреве тела расширяются, в том чис­ле и детали газораспределительного механизма. Если тепловой зазор станет меньше необходимого, то клапан откроется на большую величину, но самое не­приятное то, что он не успеет закрыться в нужный момент либо из-за теплового удлинения его ножки останется приоткрытым. Все это приведет к снижению мощности двигателя, а его длительная эксплуатация в таких услови­ях - к «прогару» клапана и выходу двигателя из строя. Увеличенный сверх нормы тепловой зазор приведет к тому, что клапан не сможет открываться полностью. Такое нарушение регулировки впускного клапана не позволит горючей смеси в нужном количестве за­полнить цилиндр, а выпускного - затруднит очистку ци­линдров от отработавших газов.

Гидрокомпенсаторы

В результате износа деталей автомобильного двигателя зазоры на клапанах газораспределительного механизма неизбежно увеличиваются, поэтому время от времени приходится их регулировать. Занятие это не слишком сложное, но трудоемкое, требующее определенной квалификации и внимательности. Избежать частой регулировки клапанного механизма и сделать его работу более мягкой помогают гидрокомпенсаторы. Статья рассказывает о том, как они устроены и каких сюрпризов ждать, если вы воспользуетесь нашим советом и установите гидрокомпенсаторы на свой автомобиль. Одна из основных систем двигателя внутреннего сгорания - газораспределительный механизм (ГРМ). Он отвечает за распределение по цилиндрам бензино-воздушной смеси в бензиновых двигателях (или воздуха - в дизельных) и за выпуск выхлопных газов. В состав ГРМ входят распределительный вал с кулачками (один или несколько), клапаны и многочисленные детали, закрывающие клапаны и передающие на них усилия от кулачков распределительного вала: пружины, толкатели, штанги, рычаги коромысел и сами коромысла. Порядок расположения и форма кулачков на распределительном валу задают последовательность и продолжительность открытия и закрытия клапанов.

Распределительный вал может находиться в блоке цилиндров (такое расположение называют нижним) или в головке блока цилиндров (верхнее расположение). Если вал "нижний", то усилие с кулачков на клапаны передают специальные толкатели, штанги и коромысла, если же вал "верхний", то удается обойтись без штанг. В этом случае усилие могут передавать рычаги или толкатели (или и те и другие вместе), находящиеся в непосредственном контакте с распределительным валом.

Клапанный механизм действует в чрезвычайно жестких условиях. Его детали испытывают высокие ударные и инерционные нагрузки, а также термические напряжения (клапаны работают при очень высокой температуре, причем нагрев их весьма неравномерен). Кромки тарелок клапанов и седла подвергаются эрозии, а распределительные валы, толкатели и направляющие втулки - действию трения. При этом все детали механизма должны действовать четко и слаженно, ведь от правильности их работы зависят все характеристики двигателя, начиная с мощности и кончая составом выхлопных газов.

Во время прогрева двигателя детали газораспределительного механизма нагреваются и их размеры увеличиваются. Чтобы при высокой температуре клапаны плотно закрывались, между элементами ГРМ необходимо оставлять небольшие тепловые (термические) зазоры. Заметим, что впускные и выпускные клапаны нагреваются до разной температуры (выпускные существенно горячее впускных), поэтому и зазоры на них могут быть разными. В двигателях большинства легковых автомобилей величина зазора на впускных клапанах составляет 0,15-0,25 мм, а на выпускных - 0,2-0,35 мм и даже больше

Если тепловой зазор отрегулирован неправильно, в зависимости от того, "в какую сторону" сделана ошибка, могут возникнуть разные технические неисправности.

Когда зазор отсутствует или, как говорят, клапаны перетянуты, они полностью не закрываются. Если в бензиновом моторе не закрываются впускные клапаны, то смесь может вспыхивать во впускном коллекторе - вследствие этого двигатель не развивает полную мощность и плохо запускается. Неплотность выпускных клапанов приводит к прогару их тарелок и седел. Неплотность клапанов дизеля делает его и вовсе неработоспособным.

Если же зазоры в клапанном механизме велики, то возникают значительные ударные нагрузки на детали и в двигателе появляется резкий частый стук. Распределительный вал да и все остальные детали механизма быстро изнашиваются. От этого клапаны открываются не полностью, а значит, уменьшается их проходное сечение. Наполняемость и вентиляция цилиндров ухудшаются, вследствие чего падает мощность двигателя и повышается содержание токсичных примесей в выхлопных газах.

Величина зазоров на клапанах ГРМ должна устанавливаться в зависимости от температуры деталей двигателя. Между тем большинство регулировщиков клапанов пользуются одним и тем же обычным плоским щупом, независимо от того, контролируют ли они зазоры при температуре воздуха ниже нуля или при +30оС. А разница есть: например, для двигателя "ВАЗ-2106" она составляет почти 0,05 мм.

Чтобы смягчить работу клапанов и избежать частой регулировки клапанного механизма, конструкторы автомобилей предлагали разные устройства. Однако на двигателях внутренне го сгорания прижились только так называемые гидрокомпенсаторы теплового зазора клапанов. Суть их работы заключается в автоматическом изменении длины компенсатора на величину, равную тепловому зазору. Детали компенсатора перемещаются одна относительно другой, во-первых, под действием встроенной в него пружины и, во-вторых, за счет подачи масла под давлением из системы смазки двигателя.

Обычный гидрокомпенсатор представляет собой корпус, внутри которого установлена подвижная плунжерная пара, состоящая в свою очередь из втулки и подпружиненного плунжера с шариковым клапаном (см. рисунок). Корпусом может служить цилиндрический толкатель (такая конструкция применяется в гидрокомпенсаторах для двигателей "ВАЗ-2108"), часть головки блока цилиндров ("ВАЗ-2101"-"ВАЗ-2106"). На двигатели УМЗ 331.10 ("Москвич-2141" и "Иж-2126 Ода") иногда ставят гидрокомпенсаторы, корпусом которых служат элементы рычагов привода клапанов.

Работа гидрокомпенсатора теплового зазора клапанов газораспределительного механизма: 1 - распределительный вал с кулачками; 2 - корпус; 3 - плунжер; 4 - втулка плунжера; 5 - шариковый клапан; 6 - пружина плунжера; 7 - обратный шток клапана; 8 - масляный канал системы смазки двигателя; 9 - полость под плунжером; 10 - тепловой зазор.

Плунжерная пара - самая ответственная часть гидрокомпенсатора. Зазор между втулкой и плунжером составляет всего 5-8 микрон. Благодаря этому, с одной стороны, детали более или менее свободно перемещаются относительно друг друга, с другой - сохраняется герметичность соединения. В нижней части плунжера есть отверстие, которое закрывается обратным шариковым клапаном. Между втулкой и плунжером установлена достаточно жесткая пружина.

Когда кулачок распределительного вала располагается тыльной стороной к толкателю, между корпусом и распределительным валом остается тепловой зазор. Масло поступает в плунжер через масляный канал из системы смазки (а). Одновременно с этим плунжер под действием пружины поднимается и компенсирует зазор, а в полость под плунжером через шариковый клапан из системы смазки двигателя также попадает масло. По мере того как вал поворачивается, кулачок начинает давить на толкатель и перемещает его вниз (б). Обратный шариковый клапан в этот момент закрывается, и плунжерная пара начинает работать как жесткий элемент (масло можно считать несжимаемой жидкостью), передавая усилие на клапан (в). Небольшая часть масла все же выдавливается из-под плунжера через зазор между ним и втулкой. Утечка компенсируется поступлением масла из системы смазки. Из-за нагревания деталей во время работы двигателя происходит некоторое изменение длины гидрокомпенсатора, но система сама автоматически компенсирует зазор, изменяя объем дополнительной порции масла.

Гидрокомпенсаторы существенно упрощают обслуживание двигателя, но с ними надо более внимательно подходить к выбору масла и масляного фильтра. Дело в том, что больше всего гидрокомпенсаторы "боятся" увеличения зазоров в плунжерной паре. Когда зазор увеличивается, происходит утечка масла из-под плунжера, пара становится "не жесткой" и компенсатор просто не успевает срабатывать. Эта неисправность выдает себя резким стуком во время работы двигателя. Примерно то же самое происходит и при неисправности клапана, только масло вытекает не через зазор между плунжером и втулкой, а через клапан.

Иногда плунжерную пару заклинивает. В зависимости от того, в каком положении заклинило детали, либо в клапанном механизме образуется слишком большой зазор (возникают ударные нагрузки, сопровождающиеся резким стуком и повышенным износом деталей), либо клапаны оказываются "зажатыми" (возрастает нагрузка на распределительный вал, повышается износ деталей, резко падает мощность, появляются хлопки в системе впуска и "стрельба" в выхлопном тракте).

Вопреки распространенному мнению, что даже самое простое дополнительное устройство неизбежно снижает надежность любого прибора, гидрокомпенсаторы гарантируют более стабильную работу газораспределительного механизма. Так что владельцам "Жигулей", "Москвичей" и других отечественных автомобилей стоит подумать об их приобретении. Гидрокомпенсаторы есть в каждом автомагазине, а с их установкой справятся на любой станции техобслуживания. По силам эта работа и тем, кто берется сам ремонтировать свою машину.

Контрольні завдання та запитання по темі.

1. В якій послідовності необхідно затягувати гайки або болти кріплення головки циліндрів до блоку? Проаналізувати, до яких наслідків призведе порушення цієї послідовності.

2. Розмірні групи поршнів та циліндрів. Правила підбору поршнів та циліндрів по розміру.

3. Як здійснюється підбір поршнів та поршневих пальців по розміру?

4. Обґрунтувати необхідність підбору шатунно-поршневої групи по масі у багатоциліндровому двигуні.

5. Для чого потрібні відповідні мітки на шатунах і кришках головки шатуна, на блоці і на кришках корінних опор колінчастого валу?

6. Чому на деяких двигунах (А-41, СМД-60, ЯМЗ-240Б) розняття шатуна і кришки головки шатуна виконано з нахилом до осі шатуна?

7. Проаналізувати, до яких наслідків призведе "насосна дія" поршневих кілець і від яких конструктивних параметрів поршня та кілець вона залежить.

8. Обґрунтувати необхідність установки компресійного кільця, яке зкручується, внутрішньою виточкою до днища поршня.

9. Чим утримуються колінчасті вали від осьового переміщення і до яких наслідків може привести дуже велике, або мале його значення?

10. Внаслідок чого маховик не можна ставити на колінчастий вал у будь-якому положенні?

11. Проаналізувати, за рахунок чого підвіска двигуна на машині забезпечує його нормальну роботу.

12.Обґрунтуйте, чому діаметр тарілки впускного клапана більший, ніж у випускного?

13. Поясніть, чому механізм примусового повертання ставлять саме на випускному клапані, а не на впускному (ЗИЛ-130)?

14. Проаналізуйте, до яких наслідків у роботі клапанного механізму призведе зменшення (абозбільшення) теплового зазору?

15. При спрацюванні яких сполучених поверхонь деталей розподільного механізму зазор в механізмі приводу стане більшим?

16. Проаналізуйте причини обгоряння тарілок та седіл клапанів.

17. Обґрунтуйте необхідність випередження відкривання та запізнення закривання впускного та випускного клапанів.

18. До чого призведе примусове зупинення роботи двигуна за рахунок вмикання декомпресійного механізму?

Дата добавления: 2014-01-20