0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство и работа механизма газораспределения двигателя

Устройство и работа механизма газораспределения двигателя

Механизм газораспределения

В двигателях внутреннего сгорания применяют клапанное, золотниковое и комбинированное газораспределение. Газораспределительные органы должны обеспечить хорошую очистку цилиндра от продуктов сгорания и наполнение цилиндров свежим зарядом при безусловной надежности механизма в работе. Совершенство очистки и наполнения цилиндра зависит главным образом от площади проходного сечения газораспределительных органов и продолжительности их открытия. Увеличение проходных сечений обычно ограничено размерами цилиндра, а время открытия газораспределительных органов зависит от частоты вращения вала. Условия работы как клапанного, так и золотникового механизмов, находящихся под воздействием горячих газов, нагруженных значительными динамическими усилиями, являются тяжелыми. При этом большое значение имеют смазывание, охлаждение, а также выбор материалов наиболее нагруженных элементов механизма газораспределения.

Клапанное газораспределение получило наибольшее распространение благодаря сравнительно простому устройству и надежной работе. Клапаны применяют в качестве впускных и выпускных органов в четырехтактных двигателях всех типов и в качестве выпускных органов в двухтактных двигателях при клапанно-щелевой схеме газообмена. На рис. 1 представлены схемы установки и привода клапанов. В настоящее время чаще применяют верхнее расположение клапанов и реже — нижнее ввиду худшего наполнения цилиндра свежим зарядом.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Верхнее (подвесное) расположение клапанов в головке цилиндров позволяет применять разнообразные варианты компактных камер сгорания геометрической формы, благоприятной для протекания рабочих процессов в цилиндре. Меньшая поверхность в камере обусловливает уменьшение тепловых потерь через стенки, а следовательно, увеличение индикаторного КПД . Верхнее расположение клапанов типично для всех дизелей. В современных карбюраторных двигателях с повышенной степенью сжатия применяют, как правило, подвесные клапаны, обеспечивающие лучшее наполнение цилиндра свежим зарядом и, следовательно, большую мощность двигателя.

На рис. 1, е показана схема с нижним или боковым расположением клапанов. Клапаны устанавливают обычно с одной стороны цилиндра в плоскости, параллельной оси коленчатого вала. Камера сгорания при боковом расположении клапанов имеет Г-образную форму, частично смещена относительно оси цилиндра и менее компактна, что приводит к увеличению потерь и снижению эффективных показателей двигателя. Поэтому такое расположение клапанов в настоящее время практически не применяется. Однако при такой конструкции механизма газораспределения упрощается устройство головки цилиндра и привода клапанов, а также уменьшается высота двигателя.

Золотниковое (бесклапанное) газораспределение может осуществляться поступательно движущимися или вращающимися золотниками, а также золотниками, совершающими сложное движение. При золотниковом газораспределении можно обеспечить большие проходные сечения для газов, уменьшить уровень шума, а также динамические нагрузки на детали привода по сравнению с клапанным механизмом газораспределения. Это обусловливает возможность работы при большой частоте вращения. К недостаткам золотникового газораспределения следует отнести трудность обеспечения уплотнения, смазывания и охлаждения золотников и их повышенный износ.

В двухтактных двигателях с петлевой и прямоточно-щелевой схемами газообмена органами золотникового газораспределения служат поршень, продувочные и выпускные окна во втулках цилиндра, а в двигателях с прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена — поршень и продувочные окна (рис. 2, б). Выпуск при этом осуществляется через клапаны. В некоторых конструкциях двухтактных двигателей с комбинированным газораспределением в качестве выпускного органа используется специальный золотник в виде поршня уменьшенного диаметра, связанного приводом с коленчатым валом. Применяются и другие типы золотниковых устройств, например, конструкция с вращающейся гильзой, имеющей впускные и выпускные окна на боковой поверхности. Однако основным в настоящее время является клапанный механизм с принудительно движущимися клапанами.

Впускные и выпускные клапаны

Клапан является самой горячей деталью двигателя. Температура головок выпускных клапанов может достигать 850…900 °С, а в «адиабатных» двигателях может быть еще выше.

На рис. 3 представлена типичная конструкция механизма газораспределения с впускным 1 и выпускным клапанами, применяемыми в автомобильных, тракторных и других типах двигателей. Клапаны должны надежно герметизировать полость цилиндра и создавать возможно меньшие гидравлические потери при движении свежего заряда и выпускных газов. Основными элементами клапана являются головка и стержень. У впускного клапана головку часто делают большего диаметра, чем у выпускного, для улучшения наполнения цилиндра. Клапаны работают в тяжелых условиях, поэтому их изготовляют из высококачественной стали. Для экономии этого материала головки клапанов (особенно выпускных) часто выполняют из жаропрочной стали, а стержни — из углеродистой стали с последующей их приваркой. Плотное прилегание клапана к седлу 2 (или к расточке головки цилиндра при отсутствии седла) достигается с помощью фаски на головке клапана. По поверхности фаски осуществляется при тирка клапана к седлу, что обеспечивает герметичность уплотнения. При работе клапанов целесообразно их вращение с помощью специального механизма, что повышает равномерность распределения температуры по окружности головки, улучшает герметичность и повышает срок службы клапана.

В крупных судовых дизелях выпускные клапаны с поворотным устройством устанавливают в отдельные съемные корпуса, охлаждаемые водой. Во время работы двигателя специальный механизм обеспечивает вращение клапана. В связи с форсированием современных двигателей по среднему эффективному давлению и частоте вращения необходимо увеличить интенсивность отвода теплоты от головок выпускных клапанов. Это достигается применением клапанов с внутренней замкнутой полостью, на 35…50% объема заполненной легкоплавким металлом (например, натрием). Расплавляясь при работе, натрий, находящийся в поле знакопеременных инерционных сил, интенсифицирует передачу теплоты от головки к стержню клапана.

Клапанные пружины обеспечивают посадку клапана на седло и удерживают его в закрытом положении в течение заданной продолжительности по углу поворота коленчатого вала, а также препятствуют открытию клапанов под действием избыточного давления в газовоздушных каналах головки цилиндров. Пружины должны обладать необходимой характеристикой жесткости, обеспечивающей неразрывность кинематической цепи элементов механизма газораспределения при работе двигателя. На каждый клапан ставится одна или две пружины. В последнем случае уменьшается их длина и повышается надежность работы механизма.

Для того чтобы при поломке одной из пружин витки ее не попадали между витками другой, навивку пружин (внутренней и наружной) выполняют в разных направлениях. Клапанные пружины изготовляют из высокопрочной пружинной проволоки методом холодной навивки.

Усилие пружины передается клапану через тарелку с втулкой, которая соединена с клапаном разрезными коническими сухариками.

Распределительные (кулачковые) валы предназначены для передачи движения от коленчатого вала двигателя клапанам. При этом с помощью кулачков, расположенных на распределительном валу, открытие и закрытие клапанов осуществляется в строго определенные моменты рабочего цикла. Поэтому кулачки на распределительном валу расположены в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров.

Профиль и высота кулачка обусловливают моменты открытия и закрытия клапана, а также величину проходного сечения для газов.

Профиль кулачка должен обеспечивать плавное перемещение клапана при достаточно быстром его открытии. Закрытие должно осуществляться при умеренных скоростях посадки клапана на седло. Все это определяется формой профиля кулачка. В современных быстроходных двигателях получили распространение кулачки, обеспечивающие безударную нагрузку деталей привода («безударные» кулачки, полидинамические кулачки и др.).

В большинстве случаев кулачки выполняют как одно целое с распределительным валом. Для уменьшения трения и износа их поверхность механически тщательно обрабатывают и в зависимости от марки материала цементируют, закаливают или азотируют. После термообработки валы шлифуют. В тихоходных двигателях средней и большой мощности на распределительные валы с помощью шпонок устанавливают съемные кулачки.

Составные валы со съемными кулачками делают стальными; целые валы штампуют из стали или отливают из специального чугуна. В качестве подшипников для распределительных валов чаще всего применяют подшипники скольжения, залитые баббитом или свинцовистой бронзой. Подшипники качения устанавливают сравнительно редко.

В зависимости от типа и назначения двигателя распределительные валы приводятся во вращение от коленчатого вала зубчатой цилиндрической передачей или передачей с промежуточными валиками и коническими колесами, а также цепной или ременной передачей.

Механизм привода зависит от типа клапанов и места расположения распределительного вала. В механизме газораспределения с верхним расположением распределительного вала привод от коленчатого вала осуществляется с помощью цепи или зубчатого ремня. В таком механизме привод включает рычаг, поворачивающийся на шаровой опоре, установленной на головке цилиндров.

В механизме привода нижних клапанов отсутствуют рычаг с опорой, однако имеется толкатель.

В случае нижнего расположения распределительного вала при верхних клапанах механизм привода имеет ряд дополнительных деталей— толкатель, штангу, двуплечий рычаг-коромысло, ось коромысла с опорой.

На рис. 9 показан механизм газораспределения автомобильного дизеля. Толкатель передает штанге осевое усилие от кулачка распределительного вала. При этом толкатель боковой поверхностью воспринимает возникающие боковые усилия. Толкатели изготовляют из стали или чугуна. Рабочую поверхность стальных толкателей иногда покрывают слоем отбеленного чугуна, что уменьшает изнашивание. Снижению износа (особенно снижению его неравномерности) способствует вращение толкателя при работе, что достигается смещением оси толкателя и точки его касания с кулачком.

Наряду с описанным плоским толкателем применяют роликовые толкатели, у которых трение скольжения между толкателем и кулачком заменено трением качения ролика и игольчатых подшипников.

Для уменьшения динамических нагрузок в быстроходных двигателях применяют гидравлические толкатели. В этом случае в приводе отсутствует зазор, что обеспечивает безударное набегание и сход толкателя с кулачка, устраняет колебания в механизме и уменьшает шум при работе. По каналу в рычаге масло подается под давлением через шариковый клапан в канал в его корпусе и поступает в полость плунжера. При набегании кулачка давление в полости плунжера увеличивается, шарик закрывает отверстие во втулке и усилие от рычага передается колпачку и соответственно клапану через слой масла. Зазор б служит для компенсации деформации клапана при работе. Применяются и другие конструкции гидротолкателей. В мощных судовых дизелях ввиду больших усилий в приводе применяют гидравлическое управление клапанами.

Читать еще:  Газ 31105 крайслер двигатель плохо работает

Штанги передают усилие от толкателя рычагу или коромыслу; они представляют собой алюминиевые или стальные трубки, на концах которых запрессованы стальные, термически обработанные наконечники. Материал штанги подбирают с учетом компенсации термических деформаций блока и головки цилиндров при работе двигателя.

Рычаги-коромысла служат для изменения направления движения, передаваемого штангой. Коромысло представляет собой двуплечий рычаг, штампованный из стали и вращающийся на оси в бронзовых втулках.

В коротком плече рычага на резьбе устанавливают регулировочный винт с контргайкой для регулирования теплового зазора. Через систему отверстий масло подводится для смазывания шарнира, образованного опорной поверхностью винта и наконечником штанги.

Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.

Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.

Устройство ГРМ

В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики , для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов).

С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.

Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.

Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.

Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей . Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.

Принцип работы ГРМ

Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней.

Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки . Перед надеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем надевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.

При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае располагаются v-образно.

Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.

В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь надевается на вал совместно со шкивом.

Назначение механизма газораспределения и его детали. Схемы ГРМ. Их достоинства и недостатки

Лабораторная работа №2

На тему «Устройство и работа

Выполнил: Александров А.А.

Проверил: Гутов Р.А

Лабораторная работа №2

Тема: «Устройство и работа механизма газораспределения»

Цель занятия:изучить устройство, назначение и работу газораспределительного механизма

Оборудование рабочего места:1. Детали ГРМ

2. Разрезы двигателей

Рассмотреть следующие вопросы:

1.Назначение механизма газораспределения и его детали. Схемы ГРМ. Их достоинства и недостатки.

2. Принцип работы ГРМ.

3. Фазы газораспределения и их влияние на работу двигателя.

4. Регулировка теплового зазора ГРМ.

Назначение механизма газораспределения и его детали. Схемы ГРМ. Их достоинства и недостатки.

Газораспределительный механизм служит для открытия и закрытия клапанов, обеспечивая наполнение цилиндров двигателя горючей смесью или воздухом, выпуск отработавших газов и надежную изоляцию камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

Клапаны непосредственно осуществляют подачу в цилиндры горючей 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. 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 одной стороной опирается на стержень клапана, другой – на гидрокомпенсатор. 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.

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. Распределительный вал приводится в действие от коленчатого вала с помощью привода, который осуществляет его вращение в два раза медленнее коленчатого вала. 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. 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 и гашения колебаний. 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.

Принцип работы ГРМ.

Газораспределительный механизм (ГРМ) работает следующим образом. При вращении распределительного вала его кулачки в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя поочередно набегают на рычаги 11. Рычаги, поворачиваясь одним концом на сферических головках регулировочных болтов 18, другим концом воздействуют на стержни клапанов, преодолевают сопротивление пружин 7, 8 и открывают клапаны. При дальнейшем повороте распределительного вала кулачки сходят с рычагов, которые возвращаются в исходное положение под действием пружин 17, а клапаны закрываются под действием пружин 7 и 8.

При работе двигателя распределительный вал вращается в два раза медленнее, чем коленчатый вал. Это связано с тем, что за период рабочего цикла двигателя, протекающего за два оборота коленчатого вала, впускной и выпускной клапаны каждого цилиндра должны открываться по одному разу.

Читать еще:  Шум под капотом при запуске холодного двигателя

Нормальная работа газораспределительного механизма (ГРМ) во многом зависит от теплового зазора между кулачками распределительного вала и рычагами привода клапанов. Этот зазор обеспечивает плотное закрытие клапанов при их удлинении в результате нагрева во время работы. При недостаточном тепловом зазоре или его отсутствии происходит неполное закрытие клапанов, что приводит к утечке газов, быстрому обгоранию фасок головок клапанов и снижению мощности двигателя.

Кривошипно-шатурный и газораспределительный механизмы ДВС. Классификация КШМ и ГРМ. Общее устройство и принцип работы.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) представляет собой важный механизм автомобильного двигателя, который преобразовывает поступательные движения поршневой системы во вращательное движение коленчатого вала двигателя, от которого, в свою очередь, это движение передается на колеса автомобиля, что и приводит машину в движение.

Под давлением газов, которые образуются в цилиндрах двигателя при сгорании топливно-воздушной смеси, поршень совершает поступательное движение по направлению к коленчатому валу. Важные детали механизма, а именно: поршень, шатун и вал помогают преобразовывать движения поступательного характера в движения вращательного, что в свою очередь запускает вращение колес автомобиля. В обратном порядке взаимодействие вала и поршня выглядит следующим образом: вал при вращательном движении через детали механизма – вал, шатун и поршень, преобразовывает энергию в поступательное поршневое движение.
Как устроен кривошипно-шатунный механизм

Общее устройство:

КШМ состоит из 2-х групп деталей: неподвижных и подвижных.

К неподвижным деталям относятся:

— блок-картер; головки блока-картера; гильзы цилиндров; крышка распределительных шестерен; смазочная емкость; крышки головки блока; картер маховика; крышки коренных подшипников коленчатого вала; вкладыши коренных подшипников; детали крепления и уплотнения.

К подвижным деталям относятся:

— поршни; поршневые кольца; поршневые пальцы; шатуны; коленчатый вал; маховик.

Поршень воспринимает давление газов, передает его через поршневой палец на шатун, а также осуществляет вспомогательные такты.

Компрессионные кольца уплотняют газовый стык между поршнем и стенкой цилиндра и предотвращают утечку рабочего тела.

Маслосъемные кольца удаляют излишки масла со стенок цилиндра в картер.

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с шатуном и передачи усилия от поршня к шатуну.

Шатун служит для передачи усилия от поршневого пальца на коленчатый вал.

Коленчатый вал воспринимает усилие от шатуна и преобразует его в крутящий момент.

Маховик предназначен для уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала, а также для вывода поршней из мертвых точек благодаря накопленной кинетической энергии во время такта рабочего хода. Кроме того, маховик облегчает работу двигателя при разгоне и преодолении кратковременных перегрузок.

Классификация КШМ:

В двигателях внутреннего сгорания автомобильной техники используются три типа кривошипно-шатунного механизма:

— центральный (аксиальный) КШМ, у которого оси цилиндра и поршневого пальца пересекаются с осью коленчатого вала (КамАЗ-740.10, ЯМЗ-238В);

— смещенный (дезаксиальный) КШМ, у которого ось цилиндра не пересекает ось коленчатого вала (ГАЗ-51), или ось поршневого пальца смещена относительно оси цилиндра (ЗИЛ-5081.10, ЗМЗ-66-06 и ЗМЗ-513);

— с прицепным шатуном КШМ, у которого прицепной шатун соединен пальцем с главным шатуном в его кривошипной головке (В-46-2С1, Д12А-525А).

Газораспределительный механизм (ГРМ) — механизм управления фазами газораспределения двигателя внутреннего сгорания.

Состоит из распределительного вала — или нескольких валов — и механизмов привода к ним, клапанов, открывающих и закрывающих впускные и выпускные отверстия в камерах сгорания, и передаточных звеньев — толкателей, штанг, коромысел и некоторых вспомогательных деталей (регулировочных элементов, клапанных пружин, системы поворота клапанов и проч.)

Система привода распределительного вала в любом случае обеспечивает его вращение с угловой скоростью, равной 1/2 угловой скорости коленвала.

Классифицирующими признаками для конструкции газораспределительного механизма являются расположение клапанов и распределительного вала.

По расположению клапанов выделяют двигатели:

· Нижнеклапанные (с боковым расположением клапанов);

· Верхнеклапанные (в старой литературе — «с подвесными клапанами»);

· Со смешанным расположением клапанов.

По расположению распределительного вала выделяют двигатели:

· С распредвалом, расположенным в блоке цилиндров (Cam-in-Block);

· С распредвалом, расположенным в головке блока цилиндров (Cam-in-Head);

· Без распределительного вала.

Конструкция га­зо­расп­ре­де­ли­тель­но­го механизма отвечает за плановое и поочередное открытие-закрытие впуск­ных и выпускных клапанов каждого цилиндра, обеспечивая своевременную подачу рабочей смеси в цилиндр и выпуск из него отработавших газов.

Поршень, двигаясь от ВМТ к НМТ, в первом такте создает разряжение воздуха, за счет чего в цилиндр поступает топливо или уже готовая рабочая смесь. Происходит это через своевременно открывающийся впускной клапан, который также своевременно при достижении поршня НМТ — зак­ры­ва­ет­ся. Затем в цилиндре идет такт сжатия, а следом сам рабочий ход, преобразующий энергию горения в механическую энергию, позволяющую проворачивать коленчатый вал и зас­тав­лять в конечном итоге двигаться автомобиль через цепочку деталей и узлов. Зак­лю­чи­тель­ный такт — выпуск, когда при движении поршня из НМТ к ВМТ открывается выпускной клапан и все газы под давлением поршня, за счет уменьшения пространства в цилиндре, выдавливаются через выпускные каналы и глушитель в атмосферу. Все вот это и обес­пе­чи­ва­ет ГРМ.

Главным составляющим здесь являются не столько впускные и выпускные клапаны, сколько распределительный вал, заставляющий их поочередно работать, который, в свою очередь, полностью зависит от вращения коленчатого вала — иначе процесс получения энергии не выйдет. Рассмотрим устройство ГРМ двигателя детальнее.

Коленчатый вал имеет на конце жестко закрепленную шестеренку. Энергия вращения коленвала передается через эту шестеренку посредством ременной передачи на рас­пре­де­ли­тель­ный вал, имеющий подобное зубчатое колесо на конце, которое заставляет вращаться вал. На вале есть выступы, так называемые «кулачки». Именно этими кулачками вал, вращаясь, воздействует поочередно на клапаны, заставляя те своевременно открываться и закрываться. А за счет встроенных пружин у каждого клапана, они всегда возвращаются в исходное положение. Конструкция распределительного вала выполнена таким образом, что каждый клапан в каждом цилиндре открывается и закрывается именно в тот момент, когда этого требует нужный такт, происходящий в каждом отдельном цилиндре.

Классический вариант расположения распределительного вала в верхней части дви­га­те­ля получил название ГРМ с «верхним расположением распределительного вала», который мы и видим на рисунке.

Для ГРМ предусмотрен ряд регулировок, настройка которых обеспечивает надежную работу двигателя автомобиля в целом, но на данном этапе целью ставилось понять сам принцип работы ГРМ и его важные составляющие в процессе получения механической энергии. Все особенности и нюансы устройства ГРМ, как и любого другого механизма, рассмотрим при детальном изучении.

При рассмотрении работы ГРМ необходимо выделить два этапа: порядок работы цилиндров двигателя и фазы газораспределения.

Порядок работы цилиндров

Порядок чередования одноименных тактов в разных цилиндрах называется порядком работы цилиндров силового агрегата. Порядок работы зависит от положения шеек ку­лач­ко­во­го и коленчатого распределительных валов и расположения цилиндров.

У четырехцилиндрового однорядного четырехтактного мотора такты чередуются через 180°, порядок работы может быть 1-2-4-3 («Волга) или 1-3-4-2 (ВАЗ – 2106, «Москвич–2140»).

Под фазами газораспределения подразумевают начальные моменты открытия и конечные моменты закрытия клапанов, которые выражены в градусах угла поворота коленвала относительно мертвых точек. Чтобы цилиндры лучше очищались от от­ра­бо­тав­ших газов, выпускному клапану необходимо открываться до достижения поршнем НМТ, а процесс закрытия должен происходить после ВМТ. С целью лучшей наполненности цилиндров смесью впускному клапану необходимо открываться до достижения поршнем ВМТ, а свое закрытие выполнять после прохождения НМТ. Временной отрезок, в течение которого оба клапана одновременно открыты (выпускной и впускной), называют пе­рек­ры­ти­ем клапанов.

Фазы газораспределения подбираются специалистами на заводах опытным путем в зависимости от конструкции впускной и выпускной системы двигателя и его быст­ро­ход­нос­ти. При этом стремятся применять колебательное движение газов в выпускной и впускной системах таким образом, чтобы к конечному положению закрытия впускного клапана перед ним образовалась бы волна давления, а к конечному этапу закрытия выпускного клапана за ним бы формировалась волна разрежения. При данном подборе фаз газораспределения одновременно удается улучшить наполнение цилиндров свежей смесью, а также более качественней их очистить от отработавших газов.

Правильность монтажа механизма ВМТ газораспределения устанавливается за­цеп­ле­ни­ем распределительных шестерен с присутствующими метками на них. Отклонение при монтаже фаз газораспределения хотя бы на три зуба звездочки или шестерни распредвала приводит к значительному удару клапана о поршень, потери компрессии, поломке клапана или мотора. Постоянство фаз газораспределения сохраняется только при соблюдении в клапанном механизме теплового зазора. Увеличение зазора способствует уменьшению про­дол­жи­тель­нос­ти открытия клапана.

Назначение, устройство и работа ГРМ

Содержание

1.Назначение, устройство и работа ГРМ. 5

2.Неисправности ГРМ. 10

3.Ремонт стержня клапана правкой. 13

3.1 Хромирование. 16

3.2 Осталивание. 18

3.3 Железнение. 20

3.4 Шлифование. 22

4.Разборка ГРМ. 25

5.Инструмент и оборудование. 27

6.Охрана трада. 28

8.Список литературы.. 31

Введение

В процессе эксплуатации автомобиля его надежность и другие эксплуатационные качества постоянно снижаются в следствии изнашивания деталей, а так же коррозии и усталость металла, из которого они изготовлены. Что бы продлить срок службы автомобиля и его агрегатов следует своевременно проводить техническое обслуживание.

Читать еще:  Форд с макс горит неисправность двигателя

В Российской Федерации принято планово предупредительная система технического обслуживания, предусматривающая обязательное выполнение с заданной периодичностью определенного комплекта работ. Такое техническое обслуживание направленно на поддержание автомобиля в исправном состоянии. Сущность системы технического обслуживания заключается в том, что этот объем работ выполняется в плановом порядке с целью предотвращения возникновения технических неисправностей

По периодичности, перечню и трудоемкости выполнения работ техническое обслуживание делиться на следующие виды:

1. Ежедневное техническое обслуживание

2. Техническое обслуживание №1

3. Техническое обслуживание №2

4. Сезонное обслуживание

1 Ежедневное техническое обслуживание.

Выполняется перед выездом автомобиля на линию и после и после въезда. Служит для обеспечения технического контроля автомобиля, направленное на обеспечение безопасности и поддержании надежности автомобиля, включает общий контроль, направленный на обеспечение безопасности движения, поддержание надлежащего внешнего вида, заправку топливом, маслом и охлаждающей жидкостью.

2 Техническое обслуживание №1

Во время технического обслуживания №1, выполняют все работы входящие в ежедневное техническое обслуживание, а так же дополнительно проводят:

· Контрольно – диагностические работы;

· Контрольно – крепежные работы;

· Смазочные и очистительные работы.

Контрольно – диагностические работы:

При общей диагностике проверяют люфты рулевого колеса и в шарнирах рулевых тяг при помощи прибора для проверки рулевых управлений. Эффективность действие рабочего стояночного тормоз на стенде. Работу приборов освещения и сигнализации, правильность установки зеркал заднего вида и состояния шин и давления в них при помощи манометра.

Контрольно – крепежные и регулирования работы:

Проверяют крепления двигателя к раме и оборудования к двигателю, проверяют натяжение ремней вентилятора, генератора, компрессора и насоса гидроусилителя. Выявляют в состояние приборов в системе питания и герметичность их соединений. Проверяют действие запорных механизмов, а так же крепления кузова автомобиля к раме, крыльев, подножек. Проверяют состояние рамы, узлов и деталей подвески, сцепного устройства, колеса. Проверяют уровень электролита ваккумуляторной батареи при необходимости доливают дистиллированную воду, так же проверяют крепления контактов с полюсными выводами.

Смазочные и очистительное работы:

Проверяют уровень масла в картарахогрегатов согласно карте смазки, проверяют уровень тормозной жидкости в бачке, прочищаются сапуныкоробки передач и главной передачи. Промываются воздушные фильтра, а так же заменяется масло и масленые фильтра в двигатели.

Назначение, устройство и работа ГРМ

Газораспределительный механизм — механизм своевременного распределения впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов в цилиндрах двигателявнутреннегосгорания. Осуществляется путём перекрытия и открытия поршнямипродувочныхоконцилиндров в двухтактныхдвигателях, либо открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов в четырехтактных двигателях, имеющих привод от распределительного вала, распредвала и кулачковогомеханизма. Распредвал имеет жёсткую синхронизацию вращения с коленвалом, реализованную с помощью шестерёнчатой, зубчаторемённойилицепнойпередачи.

Основными элементами газораспределительного механизма являются:

· ремень газораспределительного механизма или цепь;

· клапаны с мощными пружинами впускные и выпускные;

· впускные и выпускные каналы.

Распределительный вал двигателя внутреннего сгорания находится в головке блока цилиндров, а точнее — вдоль ее верхней части. Ключевыми элементами распределительного вала являются кулачки, число которых равно общему количеству впускных и выпускных клапанов. Распределительный вал расположен относительно клапанов таким образом, что каждому клапану соответствует свой кулачок. При вращении вала кулачки поочередно давят на соответствующие клапаны, благодаря чему те своевременно открываются. Когда кулачок перестает давить на клапан распределительный вал вращается с большой скоростью, и давление очень скоротечно, он под воздействием мощной пружины возвращается на место, плотно закрывая отверстие.

В целом распределительный вал с кулачками предназначен для своевременного и согласованного с движением поршней в цилиндрах открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Иначе говоря, посредством распредвала впускной клапан открывается в самом начале первого такта, когда поршень еще находится в верхней мертвой точке, и закрывается сразу, как только поршень достигнет нижней мертвой точки. Выпускной клапан открывается именно в конце третьего такта, когда поршень находится в НМТ, и закрывается по достижении им ВМТ, то есть когда выхлопные газы будут выдавлены поршнем через отверстие выпускного клапана.

Распределительный вал получает энергию вращения от коленчатого вала, с которым он соединен либо цепью, либо зубчатым ремнем газораспределительного механизма. Для этого на конце распредвала закреплена соответствующая шестерня, а на конце коленчатого вала — зубчатый шкив или звездочка. Например, в автомобиле ВАЗ-2106 используется цепь, а в ВАЗ-2108, «Форд-Эскорт», «Опель — Вектра» — ремень ГРМ.

Чтобы цепь постоянно находилась в требуемом натяжении, применяется натяжитель, установленный в комплекте с башмаком. Если в машине используется ремень ГРМ, то для его натяжения предусмотрен специальный натяжной ролик (рис.1).

Схема ременного привода распределительного вала:

Ремень ГРМ и цепь являются весьма важными деталями. Цепь считается более надежной, но и ремень выдерживает пробег в среднем до 60 000 км. Разрыв ремня ГРМ чреват катастрофическими последствиями для двигателя будут погнуты клапаны и др: придется делать сложный и дорогостоящий капитальный ремонт. Кстати, разрыв ремня ГРМ на водительском сленге называется «встречей поршней с клапанами» в результате чего ломается и то, и другое.

Поэтому, когда вы покупаете подержанный автомобиль, сразу поменяйте в нем ремень ГРМ, даже если продавец будет уверять в том, что «все заменено и все новое». Замена ремня обойдется намного дешевле капитального ремонта двигателя. Тем более что лопнуть ремень может в самое неподходящее время например, в дороге.

Иногда одновременно с ремнем следует заменить и его ролики, которые со временем заметно изнашиваются. Развалившийся ролик приводит к таким же фатальным для двигателя последствиям, как и лопнувший ремень ГРМ.

Иногда из газораспределительного механизма доносится характерный металлический стук. Причиной могут быть износ кулачков распределительного вала, слишком большие зазоры клапанного механизма, поломка клапанных пружин либо износ рычагов. При наличии больших зазоров клапанного механизма их следует отрегулировать, в остальных случаях неисправные запчасти подлежат замене.

Главным критерием, по которому определяют чрезмерное увеличение зазоров у клапанов, является частый металлический стук, хорошо слышимый при работе двигателя на холостых оборотах с малой частотой вращения коленчатого вала. Данная неисправность приводит к повышенному износу торцов стержней клапанов, наконечников стержней или регулировочных шайб, а также потере мощности двигателя, поскольку время пребывания клапанов в открытом положении уменьшается и, как следствие, ухудшается наполняемость цилиндров горючей смесью и полнота их очистки на четвертом такте работы.

Детали клапанного механизма (рис.2):

Если появляются характерные хлопки из карбюратора или из глушителя — значит, зазор у клапанов чересчур маленький и его также необходимо отрегулировать. Такая неисправность является причиной неплотного прилегания клапанов к своим седлам, в результате чего снижается компрессия в цилиндрах и двигатель теряет мощность.

При сильном износе клапанов следует выполнить их притирку к седлам либо вообще заменить.В некоторых случаях цепь газораспределительного механизма работает очень шумно, что, как правило, обусловлено ееудлинением за счет износа шарнирных соединений звеньев. Цепь необходимо натянуть или просто заменить.

Неисправности ГРМ

Основными неисправностями газораспределительного механизма являются:

  • нарушение тепловых зазоров клапанов на двигателях с регулируемым зазором;
  • износ подшипников, кулачков распределительного вала;
  • неисправности гидрокомпенсаторов на двигателях с автоматической регулировкой зазоров;
  • снижение упругости и поломка пружин клапанов;
  • зависание клапанов;
  • износ и удлинение цепи или ремня привода распределительного вала;
  • износ зубчатого шкива привода распределительного вала;
  • износ маслоотражающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок;
  • нагар на клапанах.

Можно выделить следующие причины неисправностей ГРМ:

  • выработка установленного ресурса двигателя и, как следствие, высокий износ конструктивных элементов;
  • нарушение правил эксплуатации двигателя, в том числе использование некачественного жидкого, загрязненного масла, применение бензина с высоким содержанием смол, длительная работа двигателя на предельных оборотах.

Самой серьезной неисправностью газораспределительного механизма является т.н. зависание клапанов(рис. 3), которое может привести к серьезным поломкам двигателя. Причин у неисправности две. Применение некачественного бензина, сопровождающееся отложением смол на стержнях клапана. Другой причиной является резонанс, ослабление или поломка пружин клапанов. В этом случае при достижении поршнем верхней мертвой точки клапан не успевает сесть в «седло». К счастью, данная неисправность на современных автомобилях встречается достаточно редко.
Отдельно необходимо сказать о неисправностях гидрокомпенсаторов. При использовании жидкого или сильно загрязненного масла гидрокомпенсатор перестает выполнять свою основную функцию, а именно автоматически компенсировать зазоры в ГРМ. Дальнейшая эксплуатация двигателя может привести к заклиниванию гидрокомпенсаторов.

Нарушение теплового зазора на двигателях с регулируемым зазором может произойти по причине износа подшипников и кулачков распределительного вала, износа зубчатого шкива привода распределительного вала, а также вследствие неправильной регулировки.

Неисправности ГРМ достаточно сложно диагностировать, т.к. сходные внешние признаки могут соответствовать нескольким неисправностям. Зачастую конкретная неисправность устанавливается непосредственным осмотром конструктивных элементов ГРМ со снятием крышки головки блока цилиндров.

Большинство неисправностей газораспределительного механизма приводит к нарушениям фаз газораспределения, при которых двигатель начинает работать нестабильно и не развивает номинальной мощности.

Внешние признаки и соответствующие им неисправности ГРМ:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector