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.