У легковому автомобілі двигун не зможе функціонувати належним чином без чіткої і злагодженої роботи ГРМ. Він відповідає за своєчасний впорскування пального в циліндри, а також виводить з системи відпрацьований газ. Ще одна важлива особливість - мітки ГРМ. Потрібно чітко дотримуватися їх, в іншому випадку уприскування і випуск газів зіб`ються.
Це пристрій володіє складною конструкцією. ГРМ складається з таких деталей і механізмів: ведучі частини, розподільний вал і розподільна шестерня, елементи приводу клапана, безпосередньо клапан і пружини, а також напрямні втулки. Робота газорозподільного механізму синхронізується з запаленням і уприскуванням.
Розподільний вал
Робота розподільного вала полягає в тому, щоб відкривати клапани в тому порядку, який необхідний для правильного функціонування двигуна. Для виробництва цих деталей використовують чавун або ж спеціальну сталь. Щоб зменшити знос деталі, її поверхні загартовуються за допомогою струму високої частоти, при цьому вони нагріваються.
Є два місця, в яких може розташовуватися распредвал. Це або картер двигуна, або Головка блоку циліндрів. Також є варіанти двигунів, коли в голівці знаходяться відразу два распредвала (багатоклапанні ДВС). Обертається распредвал на спеціальних опорних шийках.
Класифікація двигунів в залежності від числа розподілвалів
Залежно від кількості розподілвалів двигуни підрозділяють на подвійні (DOHC - Double Overhead Camshaft) і одинарні (SOHC - Single Overhead Camshaft). Якщо розглядати двигун типу DOHC, то там один распредвал управляє впускними, а інший - випускними клапанами. У SOHC ці функції виконує один распредвал.
Привід клапанів виконується за допомогою кулачків, які закріплені на распредвали. Їх число безпосередньо залежить від кількості клапанів. Залежно від конструкції двигуна воно може коливатися від двох до п`яти на один циліндр. Є різні конфігурації клапанів: два впускних і один випускний, по два кожного типу, три впускних і два випускних. Форма ж кулачків відповідає за те, як саме буде відкриватися і закриватися клапан, час його відкриття і висоту підйому.
Привід распредвала: загальна інформація
Привід распредвала від коленвала може здійснюватися трьома різними способами: за допомогою ременя (Ремінна передача), ланцюга (ланцюгова передача), а якщо конфігурація двигуна передбачає нижнє розташування распредвала, то за допомогою зубчастих шестерень. Найнадійнішим по праву вважається саме ланцюговий привід, але він відрізняється складністю конструкції і високою ціною. Ремінний же привід набагато простіше, але і ресурс роботи у його ременя нижче, а якщо той порветься, наслідки можуть бути плачевними.
Якщо ремінь обривається, то робота распредвала зупиняється, а колінвал продовжує працювати. Чим же це загрожує? Якщо двигун багатоклапанні, то при роботі поршні будуть битися в клапани, які залишаються у відкритому стані. Це може не тільки зашкодити стрижні, а й напрямні втулки. Може навіть зруйнуватися сам поршень. У простих двуклапанних двигунах такої проблеми немає, тому там ремонт обмежується лише заміною ременя.
Якщо обривається ремінь ГРМ на дизельному двигуні, то наслідки будуть ще важче, ніж на бензиновому. Оскільки камера згоряння знаходиться в порушених, у клапанів дуже мало місця. Так що якщо клапан зависає в відкритому положенні, то руйнуються на тільки стрижні і втулки, а й распредвал, підшипники, штовхачі, є високий шанс деформації шатунів. А якщо ремінь обривається на високих оборотах, то можна навіть зашкодити блок циліндрів.
Привід газорозподільного механізму: різновиди
Залежно від розташування распредвала існує кілька видів приводу ГРМ. Якщо распредвал має нижнє розташування, то зусилля на клапани передається за допомогою штовхачів, штанг і коромисел. Якщо ж распредвал знаходиться вгорі, є три варіанти роботи приводу: коромислами, штовхачами і важелями.
Коромисла також називають рокерами або роликовими важелями, вони виготовляються зі сталі, кріпляться на вісь, яка встановлена в голівці циліндра на стійки. Коромисла впираються в кулачки распредвала, а також впливають на торець стрижня клапана. Для того щоб зменшити тертя під час їх роботи, в отвір запресовують спеціальну втулку.
Якщо распредвал розташовується над клапанами, то вони приводяться в рух за допомогою важелів. Кулачки распредвала впливають на стрижень клапана. Є різновиди ГРМ, в яких ставиться гідрокомпенсатор між важелем і клапаном. Такі екземпляри не вимагають регулювання зазору.
У третьому варіанті распредвал впливає безпосередньо на сам штовхач клапана. Штовхачі бувають механічними, гідро- і роликовими. Перші практично не використовують, так як вони дуже галасливі, а також вимагають регулювання зазору. Найпопулярнішим є другий тип, оскільки гидротолкатели не вимагають такого регулювання і працюють на порядок тихіше. Вони діють на основі моторного масла, воно постійно заповнює внутрішні порожнини і таким чином зміщує поршень при появі зазору.
Часто роликові штовхачі використовують в форсованих двигунах, так як вони покращують динаміку за рахунок зниження тертя. Вся справа в тому, що при взаємодії кулачок котиться по толкателю, а не треться, так як в тому місці розташований ролик.
клапани
Клапанне розподіл набуло найбільшого поширення в силу своєї простоти і високої надійності. Воно дозволяє найбільш ефективно втілювати в життя призначення газорозподільного механізму.
Завдання клапанів - це відкриття впускних і випускних каналів в певний час. Сам клапан має досить просту будову - головка і стрижень. Для впускних і випускних клапанів головки мають різні діаметри. Оскільки випускні при роботі нагріваються набагато більше (так як вони контактують з відпрацьованими нагрітими газами), їх роблять з теплостійких сталей.
На стержнях у верхній частині є виточення для кріплення деталей клапанної пружини. Самі вони виготовлені порожніми, з наповненням з натрію (забезпечується краще охолодження). Стрижні закріплені у втулках, які робляться з металокераміки або чавуну. Втулки, в свою чергу, запресовуються в головки циліндра.
Можливі несправності в ГРМ
Так як газорозподільний механізм складається з великої кількості деталей, логічно буде припустити, що існує великий ризик його поломки. Серед найпоширеніших причин можна виділити наступні:
- знос підшипників або штовхачів клапана - можна визначити за підвищеним шуму мотора;
- неполадки з гідрокомпенсаторами - проявляються у вигляді стуку при роботі двигуна;
- прогорание клапанів або утворення нагару в системі;
- знос сальників клапана - масло потрапляє в систему і починає згоряти в циліндрах;
- знос ременя або ланцюга ГРМ - падає потужність двигуна, він шумить, відбуваються збої в фазах роботи.
Варто сказати, що на сучасних авто ГРМ виконаний досить якісно, це значно підвищує його експлуатаційний термін. Адже якщо, наприклад, взяти газорозподільний механізм ВАЗ 2106, то можна побачити, що він потребував постійного догляду, регулюванню клапанів і заміні тих чи інших деталей.
Ознаки, за якими можна визначити, що газорозподільний механізм несправний, - це сторонні звуки в випускному і впускному трубопроводах (хлопки або шум), зменшення компресії, металевий стукіт або падіння потужності двигуна. Поява цих ознак сигналізує про те, що ГРМ несправний і необхідний його ремонт.
Робочий цикл двигуна і ГРМ
За стандартом робочий цикл ДВС здійснюється за 2 повороту коленвала. У цей проміжок часу повинні відкритися і закритися в певній послідовності клапани кожного циліндра. Тому распредвал завжди обертається повільніше, ніж колінвал. Відповідно, розміри шестерень у цих валів різні (у распредвала більше). Клапани ж відкриваються в залежності від напрямку і руху циліндрів в двигуні. Тобто під час такту впуску впускні клапани відкриті, і навпаки - при випуску вони закриті. Саме з цією метою на шестерні наносяться мітки ГРМ.
газорозподільні фази
Теорія говорить, що клапани повинні відкриватися в моменти проходження циліндрів через мертві точки. Але оскільки процес інерційний, а також при обліку підвищених оборотів коленвала, цього часу явно недостатньо для вприскування суміші і випуску відпрацьованих газів. Тому впускний клапан відкривається ще до того як циліндр займе положення у верхній мертвій точці (з попередженням приблизно 9-24 градуси повороту коленвала), а закриття відбувається під час проходження циліндром нижньої мертвої точки (випередження 51-64 градуса).
Випускний клапан відкривається приблизно за 44-57 градусів до того як циліндр займе положення в нижній мертвій точці. Закривається він приблизно на 13-27 градусах проходження її циліндром.
В процесі роботи двигуна бувають моменти, коли відкриті обидва клапани. Це положення призначене для продувки циліндрів свіжою горючою сумішшю з метою їх очищення від зайвих продуктів згоряння. Воно називається перекриттям клапанів.
Моменти, коли відбувається відкриття або закриття клапана щодо мертвих точок, називаються фазами газорозподілу, вони розраховуються в градусах повороту коленвала.
Ремонт газорозподільного механізму
Природно, що така важлива частина автомобіля, як ГРМ, просто не потерпить недбалого поводження. Звичайно, газорозподільний механізм двигуна - досить надійний вузол, але навіть його можна зламати повністю. Однією з причин поломок може стати неякісний ремонт. Тому варто уважно ставитися до цього.
Що потрібно знати?
Перше, що потрібно знати, перед тим як проводити ремонт газорозподільного механізму своїми руками, - то, що його виконати дуже важко. Для цього потрібні технічні навички, які навряд чи є у звичайного автомобіліста. Також будуть необхідні певні інструменти, які можна знайти далеко не в кожному гаражі. Та й будь-який необережний рух може викликати наслідки, які виявляться набагато гірше, ніж первісна поломка. Тому завжди варто довіряти ремонт ГРМ свого автомобіля тільки перевіреним фахівцям.
Пристрій газорозподільного механізму таке, що найчастіше в процесі його експлуатації виходять з ладу рухомі частини: клапани, кулачки, распредвал. Їли пошкодження або несправності не критичні, цілком можна обійтися і без заміни будь-яких деталей. Але якщо вони будуть серйозними, потрібно бути готовим витрачати гроші на покупку і установку нових запчастин. Певну суму доведеться також викласти і за саму процедуру ремонту.
Корисні поради
Як і будь-яка інша техніка, автомобіль може працювати довго і безвідмовно, якщо його правильно експлуатувати. І навпаки, недбале поводження з ним тільки збільшить шанс поломок.
Газорозподільний механізм - це одна з найважливіших частин, без яких двигун не зможе функціонувати. Тому турбота про нього - фактор, який не варто випускати з уваги.
Як же вберегти ГРМ від поломок?
По-перше, завжди потрібно використовувати тільки якісне паливо. Якщо воно буде зі сторонніми домішками, можуть засмітитися виходи клапанів, буде давати перебої двигун. Те ж саме стосується і комплектуючих - браковані запчастини довго не опрацюють і завдадуть тільки шкоду. Так що завжди варто вибирати для свого авто тільки кращі деталі та витратні матеріали.
Не менш важливий фактор - правильна експлуатація. Не варто піддавати автомобіль перевантажень, які будуть шкідливими для нього. Перегрів двигуна, робота з несправними вузлами, тривала експлуатація без техобслуговування знижують термін роботи машини і руйнують її вузли і деталі. Тому правилами експлуатації авто також не варто нехтувати.
