Введение

Газораспределительный механизм (другое наименование – система газораспределения, сокращенное наименование – ГРМ) предназначен для обеспечения своевременной подачи в цилиндры двигателя воздуха или топливно-воздушной смеси (в зависимости от типа двигателя) и выпуска из цилиндров отработавших газов.

На широко распространенных четырехтактных поршневых двигателях внутреннего сгорания применяются  клапанные газораспределительные механизмы, поэтому устройство ГРМ рассмотрено именно на его примере.

Газораспределительный механизм имеет следующее общее  устройство:

• клапаны;
• привод клапанов;
• распределительный вал;
• привод распределительного вала.

1.впускной клапан, 2. распределительный вал впускных клапанов, 3. кулачек распределительного вала, 4.распределительный вал выпускных клапанов,                5. роликовый рычаг (коромысло), 6.Гидрокомпенсатор, 7. клапанная пружина,8. выпускной клапан, 9. головка блока цилиндров, 10. блок цилиндров.

Клапаны непосредственно осуществляют подачу в цилиндры воздуха (топливно-воздушной 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 седло.

Различают впускные и выпускные клапаны. Для лучшего наполнения цилиндров диаметр тарелки впускного клапана 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. Рабочая кромка тарелки  клапана усилена. Стержень впускного клапана, как правило, полнотелый, а выпускного – полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения.

Большинство современных  ДВС имеют по два впускных и  два выпускных клапана на каждый цилиндр. Помимо данной схемы ГРМ  используется трехклапанная схема (два впускных, один выпускной), пятиклапанная схема (три впускных, два выпускных). Использование большего числа клапанов ограничивается размером камеры сгорания и сложностью привода.

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;
• роликовые рычаги.

Роликовые рычаги в качестве привода более предпочтительны, т.к. имеют меньшие потери на трение и меньшую массу. Роликовый рычаг (другие наименования – коромысло, рокер, от английского «коромысло») одной стороной опирается на стержень клапана, другой – на гидрокомпенсатор (в некоторых конструкциях на шаровую опору). 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 гидротолкателя.

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 дает применение различных систем изменения фаз газораспределения.

На современных  двигателях распределительный вал  расположен в головке блока цилиндров, при этом различают две таких  схемы:

• одновальная – SOHC (Single OverHead Camshaft);
• двухвальная - DOHC (Duble OverHead Camshaft).

В связи с  применением четырех клапанов на один цилиндр предпочтение отдается двухвальной схеме ГРМ (один распределительный вал обеспечивает привод впускных клапанов, другой вал – выпускных).

Распределительный вал приводится в действие от коленчатого  вала с помощью привода, который  осуществляет его вращение в два  раза медленнее коленчатого вала (за один цикл работы двигателя конкретный клапан открывается только один раз). В качестве привода распределительного вала используются следующие виды передач:

• ременная;
• цепная;
• зубчатая.

Ременная и  цепная передачи приводят в действие распределительный вал, расположенный  в головке блока цилиндров. Зубчатая передача вращает, как правило, распределительный  вал в блоке цилиндров. Обиходное  название зубчатой передачи - "гитара" (по форме двух соединенных шестерен).

Ременная и  цепная передачи имеют как достоинства, так и недостатки, поэтому в  ГРМ применяются на равных. Цепной привод более надежный, но цепь тяжелее ремня, поэтому требует дополнительных устройств для натяжения и гашения колебаний.

Ременной  привод не требует смазки, поэтому на шкивы устанавливается открыто. Вместе с тем, ремень в сравнении с цепью имеет ограниченный ресурс. В качестве ременного привода распределительного вала широко используются зубчатые ремни. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 2

     ГРМ — сокращение от «газораспределительный механизм». Механизм распределения впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Осуществляется путём открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов цилиндров при помощи распределительного вала (распредвала) и кулачкового механизма. Распредвал имеет жёсткую синхронизацию вращения с коленвалом, реализованную с помощью зубчаторемённой или цепной передачи. Как правило, на высокофорсированных двигателях обрыв или проскальзывание ремня ГРМ или цепи ГРМ приводит к выходу двигателя из строя.

     В настоящее время  на рынке присутствуют различные  двигатели с системами сдвига фаз газораспределения.

     VTEC — технология  фирмы Honda. Регулировка заключается в использовании для регулируемого клапана 2 кулачков.

     VVT-i — технология фирмы Toyota. Регулировка производится поворотом распределительного вала относительно его приводной звёздочки.

     Valvetronic — технология фирмы BMW. Регулировка высоты подъёма клапанов за счёт изменения положения оси вращения коромысел.

     Различают одно- и двухвальные ГРМ, в зависимости от количества распределительных валов в головке блока цилиндров. В одновальном ГРМ (SOHC-single overhead camshaft) — один вал. В двухвальном (DOHC — double overhead camshafts)- соответственно два. Это в частности означает, что V-образный или оппозитный двигатель имеет два или четыре распределительных вала. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.1 Назначение, устройство и принцип работы 

     Газораспределительные механизмы различают по расположению клапанов в двигателе. Они могут  быть с верхним (в головке цилиндров) и нижним (в блоке цилиндров) расположением  клапанов. Наиболее распространен газораспределительный  механизм с верхним расположением  клапанов, что облегчает доступ к  клапанам для их обслуживания, позволяет  получить компактную камеру сгорания и обеспечить лучшее наполнение ее горючей смесью или воздухом.

     Газораспределительный механизм состоит из:

     распределительного  вала;

     механизма привода распределительного вала;

     клапанного  механизма.

     Работу  газораспределительного механизма  рассмотрим на примере двигателя  с V-образным расположением цилиндров.

     Распределительный вал находится в "развале" блока  двигателя, то есть между его правым и левым рядами цилиндров, и приводится во вращение от коленчатого вала через  блок распределительных шестерен. При  цепном или ременном приводе вращение распределительного вала осуществляется с помощью соответственно цепной или зубчатой ременной передачи.

     При вращении распределительного вала кулачок  набегает на толкатель и поднимает  его вместе со штангой. Верхний конец  штанги надавливает на регулировочный винт, установленный во внутреннем плече коромысла. Коромысло, проворачиваясь на своей оси, наружным плечом нажимает на стержень клапана и открывает  отверстие впускного или выпускного клапана в головке цилиндров  строго в соответствии с фазами газораспределения  и порядком работы цилиндров.

     Под фазами газораспределения понимают моменты начала открытия и конца  закрытия клапанов, которые выражаются в градусах угла поворота коленчатого  вала относительно мертвых точек. Фазы газораспределения подбирают опытным  путем в зависимости от числа  оборотов двигателя и конструкции  впускных и выпускных зависимости  от числа оборотов двигателя и  конструкции впускных и выпускных  патрубков. Заводы-изготовители указывают  фазы газораспределения для своих  двигателей в виде таблиц или диаграмм.

     Правильность  установки газораспределительного механизма определяется по установочным меткам, которые располагаются на распределительных шестернях или  приводном шкиве блока цилиндров  двигателя.

     Отклонение  при установке фаз приводит к  выходу из строя клапанов или двигателя  в целом. Постоянство фаз газораспределения  сохраняется только при соблюдении регламентируемого теплового зазора в клапанном механизме данной модели двигателя. Нарушение величины этого зазора приводит к ускоренному  износу клапанного механизма и потери мощности двигателя.

     Для правильной работы двигателя кривошипы  коленчатого вала и кулачки распределительного вала должны находиться в строго определенном положении относительно друг друга. Поэтому при сборке двигателя  распределительные шестерни вводятся в зацепление по имеющимся на их зубьях меткам: одной — на зубе шестерни коленчатого вала, а другой —  между двумя зубьями шестерни распределительного вала. На двигателях, имеющих блок распределительных шестерен, установка их производится также по меткам.

     Последовательность  чередования одноименных тактов в различных цилиндрах называется порядком работы цилиндров двигателя, который зависит от расположения цилиндров и конструктивного  исполнения коленчатого и распределительного валов.

     Распределительный вал служит для открытия и закрытия клапанов газораспределительного механизма  в определенной последовательности согласно с порядком работы цилиндров  двигателя.

     Распределительные валы отковывают из стали с последующей  цементацией и закаливанием токами высокой частоты. На некоторых двигателях валы отливают из

     высокопрочного  чугуна. В этих случаях поверхность  кулачков и шеек вала отбеливается и затем шлифуется. Для уменьшения трения между шейками и опорами  в отверстия запрессовывают стальные, покрытые антифрикционным слоем, или  металлокерамические втулки.

     Между опорными шейками распределительного вала располагаются кулачки, по два  на каждый цилиндр, — впускной и  выпускной. Помимо этого на валу крепится шестерня для привода масляного  насоса и прерывателя-распределителя и имеется эксцентрик для привода  топливного насоса.

     Шестерни  распределительных валов изготовляют  из чугуна или текстолита, приводную  распределительную шестерню коленчатого  вала — из стали. Зубья у шестерен косые, что вызывает осевое перемещение  вала. Для предупреждения осевого  смещения предусмотрен упорный фланец, который закреплен на блоке цилиндров  между торцом передней опорной шейки  вала и ступицей распределительной  шестерни.

     В четырехтактных двигателях рабочий  процесс происходит за четыре хода поршня или два оборота коленчатого  вала. Это возможно, если распределительный  вал за это время сделает в  два раза меньшее число оборотов. Поэтому диаметр шестерни, установленной  на распределительном валу, делают в два раза большим, чем диаметр  шестерни коленчатого вала. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.2 Неисправности. Причины, способы их устранения

     Стук  рычагов привода клапанов. Характерный  стук с равномерными интервалами, частота  его меньше любого другого стука  в двигателе. Заклинивание двигателя  с обрывом одного или нескольких клапанов. Сопровождается деформацией  боковин рабочей части рычагов, растрескиванием юбок тарелок клапанов (возможно разрушение тарелки), подрезанием  упорных буртов сухарей со стороны  тыльной части. Возможно столкновение выхлопных клапанов с днищами поршней. Обязательна осадка сухарей в тарелках клапанов  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.3 Техническое обслуживание и ремонт

     Замена  ремня привода газораспределительного механизма (ГРМ) на двигателях ВАЗ-2110

     ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

     Снимаем ремень привода генератора.

     Ключом "на 10" отворачиваем болты передней крышки ГРМ: два сбоку и один в  центре.

     Снимаем крышку ГРМ.

     Снимаем правое колесо и пластиковый щиток  моторного отсека.

     Головкой "на 19" проворачиваем коленчатый вал по часовой стрелке за болт крепления шкива до совмещения метки  на зубчатом шкиве распределительного вала с установочным усиком на задней крышке привода ГРМ (B).

     Сняв  резиновую заглушку в верхней  части картера сцепления убеждаемся, что риска на маховике расположена  напротив прорези крышки картера  сцепления. Так расположена риска  на маховике двигателя при снятой коробке передач и головке  блока цилиндров.

     Фиксируем коленчатый вал от проворачивания, вставив через отверстие в  картере сцепления отвертку между  зубьями маховика.

     Отворачиваем  болт крепления шкива привода  генератора.

     Снимаем шкив привода генератора.

     Ключом "на 17" ослабляем гайку крепления  натяжного ролика.

     Поворачиваем  натяжной ролик в такое положение, при котором ремень будет максимально  ослаблен.

     Снимаем ремень ГРМ.

     При замене натяжного ролика отворачиваем гайку его крепления и снимаем  ролик со шпильки.

     Под роликом установлена дистанционная  шайба.

     Устанавливаем ремень привода ГРМ в обратной последовательности. Надеваем ремень на шкив коленчатого вала. Затем, натягивая  заднюю ветвь, надеваем ремень на шкив насоса охлаждающей жидкости и заводим  за натяжной ролик. Надеваем ремень на шкив распределительного вала.

     Вставив отвертку между двумя винтами  или стержнями диаметром 4 мм, установленными в отверстие натяжного ролика, и поворачивая ролик против часовой стрелки, натягиваем ремень.

     Затягиваем  гайку крепления натяжного ролика.

     Заворачиваем  на место болт крепления шкива  привода генератора и головкой "на 19" проворачиваем за болт коленчатый вал на два оборота по часовой  стрелке.

     Проверяем совпадение установочных меток коленчатого  и распределительного валов.

     При снятом шкиве привода генератора положение коленчатого вала удобно контролировать по совмещению меток  на зубчатом шкиве коленчатого вала и крышке масляного насоса.

     Схема привода распределительного вала  

     1 – зубчатый шкив коленчатого  вала 

     2 – зубчатый шкив насоса охлаждающей  жидкости 

     3 – натяжной ролик 

     4 – задняя защитная крышка 

     5 – зубчатый шкив распределительного  вала 

     6 – зубчатый ремень 

     А – установочный выступ на задней защитной крышке

     В – метка на шкиве распределительного вала

     С – метка на крышке масляного насоса

     D – метка на шкиве коленчатого  вала 

     Если  метки не совпадают, повторяем операцию по установке ремня.

     Для регулирования натяжения ремня  поворачиваем коленчатый вал против часовой стрелки так, чтобы метка  на шкиве распределительного вала переместилась  вниз от усика задней крышки на два  зуба.

     При нормальном натяжении ремня его  передняя ветвь должна закручиваться  на 90° большим и указательным пальцами руки с усилием 15–20 Н (1,5–2,0 кгс).Чрезмерное натяжение ремня снижает срок его службы, а также подшипников насоса охлаждающей жидкости и натяжного ролика.

     Регулировка тепловых зазоров в клапанном  механизме двигателя ВАЗ-2110

     Замер и регулировку зазоров проводим на холодном двигателе.

     ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

     Выводим наконечник троса привода дроссельной  заслонки из кронштейна.

     Ключом "на 10" отворачиваем две гайки  крепления кронштейна троса привода  дроссельной заслонки к ресиверу (только для двигателя ВАЗ-2111 и  снимаем его.

     Крестообразной  отверткой ослабляем хомуты крепления  двух отводящих шлангов вентиляции картерных газов и снимаем  шланги со штуцеров клапанной крышки.

     Крестообразной  отверткой ослабляем хомут крепления  подводящего шланга вентиляции картерных  газов и снимаем шланг.

     Ключом "на 10" отворачиваем две гайки  крепления клапанной крышки.

     Снимаем клапанную крышку.

     В отверстиях клапанной крышки установлены  резиновые уплотнительные втулки.

     Снимаем прокладку клапанной крышки.

     Снимаем переднюю крышку ремня привода ГРМ).

     Проверка  и регулировка зазоров в механизме  привода клапанов

     ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

     Порядок проверки и регулировки зазоров  в механизме привода клапанов следующий.

     Поворачиваем  коленчатый вал по часовой стрелке  до совмещения установочных меток на зубчатом шкиве распределительного вала и задней крышке ремня привода  ГРМ.

     Затем поворачиваем коленчатый вал еще  на 40–50° (2,5–3 зуба на шкиве распределительного вала). В этом положении валов  проверяем набором щупов зазоры у первого и третьего кулачков распределительного вала.

     Зазор между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами  должен быть 0,20 мм для впускных клапанов и 0,35 мм – для выпускных. Допуск на зазоры для всех кулачков составляет ±0,05 мм.

     Если  зазор отличается от нормы, то на шпильки  корпусов подшипников распределительного вала устанавливаем приспособление для регулировки клапанов.

     Вводим "клык" приспособления между кулачком и толкателем.

     Разворачиваем толкатель так, чтобы прорезь  в его верхней части была обращена вперед (по ходу автомобиля).

     Нажимая вниз на рычаг приспособления, утапливаем "клыком" толкатель и устанавливаем  между краем толкателя и распределительным  валом фиксатор, который удерживает толкатель в нижнем положении.