Презентация на тему _Механизм газораспределения

12/17/2025

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

12/17/2025

Что такое «ГРМ»?

Газораспределительный механизм - механизм двигателя,предназначенный для наполнения цилиндров двигателя горючей смесью (бензиновые двигатели)

или очищенным воздухом (дизели)

и выпуска отработав-

ших газов.

Газораспределительный механизм состоит из впускных и выпускных органов, а также деталей, передающих к ним крутящий момент от коленчатого вала двигателя.

Газораспределительный механизм обеспечивает чередование тактов рабочего цикла.

В четырехтактных двигателях применяют клапанные механизмы газораспределения, клапаны которых открывают и закрывают впускные и выпускные отверстия (см. на слайде).

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

12/17/2025

Основные части ГРМ

• Органы газораспределения (клапана или окна)
• Привод газораспределительных органов
• Впускные и выпускные трубопроводы

Органы газораспределения – непосредственно открывают/закрывают впускные и выпускные трубопроводы в соответствии с рабочим циклом в цилиндре двигателя. Могут быть клапанного, золотникового и смешанного типа.

Привод газораспределительных органов – управляет открытием и закрытием клапанов, передавая движение от коленчатого вала двигателя к органам газораспределения.

Впускные и выпускные трубопроводы – по ним в цилиндр подается горючая смесь (бензиновые двигатели) или воздух (дизели) и выводятся отработавшие газы.

На слайде представлен пример конструкции ГРМ с органами газораспределения клапанного типа.

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

Классификация клапанных ГРМ

12/17/2025

• По расположению клапанов:

- Верхнеклапанные (рис.а)

- Нижнеклапанные (рис.б)

Если клапаны расположены в блок-картере и открываются при движении вверх (в направлении от коленчатого вала), то их называют нижними (боковыми) клапанами , в отличие от верхних (подвесных) клапанов , которые устанавливаются в головке цилиндров и открываются при движении вниз (навстречу поршню, т.е. в направлении к коленчатому валу).

При верхнем расположении клапанов камера сгорания получается более компактной, с относительно малой поверхностью охлаждения, вследствие чего уменьшаются потери в систему охлаждения и увеличивается индикаторный КПД двигателя. Получающаяся при этом простая форма впускного канала с малым гидравлическим сопротивлением, а также возможность увеличения площади проходного сечения клапанов за счет увеличения числа клапанов или расположения их под углом к оси цилиндра повышают коэффициент наполнения на 5–7%, что создает более широкие возможности для форсирования двигателя по числу оборотов.

Компактность камеры сгорания уменьшает опасность детонации и позволяет при том же октановом числе бензина увеличить степень сжатия примерно на пол-единицы по сравнению с двигателями, имеющими нижние клапаны, что также оказывает положительное влияние на увеличение индикаторного КПД. Все это, а также применение высокооктанового бензина позволяет достигнуть высокой топливной экономичности бензиновых двигателей, приближающейся к экономичности дизелей с разделенными камерами сгорания.

При нижнем расположении клапанов высота головки цилиндров и двигателя в целом уменьшается, а механизм газораспределения и привод к распределительному валу упрощаются. Однако из-за менее компактной формы камеры сгорания экономические показатели таких двигателей ниже, а невозможность обеспечить высокие значения коэффициента наполнения при высоком числе оборотов ограничивает степень форсирования. Ограничивается также возможность увеличения степени сжатия: при степени сжатия более 7.5 уже возникают трудности в компоновке камеры сгорания.

В дизелях возможно только верхнее расположение клапанов, т.к. относительно малый объем камеры сжатия, получающийся при высоких значениях степени сжатия, не позволяет разместить клапаны сбоку цилиндра. В бензиновых двигателях возможно как верхнее, так и нижнее расположение клапанов.

Нижнее расположение клапанов применяется сейчас редко, только в двигателях с низкой степенью сжатия и малым числом оборотов, для которых основным требованием является простота изготовления и ремонта.

б)

а)

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

12/17/2025

Классификация клапанных ГРМ

• По числу клапанов на цилиндр:

- Двухклапанные

- Трехклапанные

- Четырехклапанные

- Пятиклапанные

ГРМ с двумя клапанами (один впускной и один выпускной) получили наиболее широкое распространение в двигателях (на слайде – слева).

Увеличение частоты вращения коленчатого вала и степени сжатия двигателей обусловило необходимость дальнейшего увеличения числа клапанов.

Четыре клапана (два впускных и два выпускных) в цилиндре устанавливают для увеличения площади их проходных сечений и уменьшения размеров клапанов. Последнее обстоятельство способствует увеличению их жесткости, обеспечивает лучшее охлаждение и снижение инерционных нагрузок на клапаны.

При установке трех клапанов в цилиндре – одного большого и двух меньшего размера – может быть увеличена относительная площадь клапанов по сравнению с двумя и даже с четырьмя клапанами. Выпускным может быть большой клапан или два меньших. В первом случае обеспечивается лучшее наполнение цилиндров, во втором – снижение температуры выпускных клапанов. Недостатком такой конструкции является затруднения с размещением в головке цилиндра форсунки (дизели) или свечи зажигания (бензиновые двигатели).

Для улучшения наполнения цилиндров, снижения температуры выпускных клапанов и уменьшения массы движущихся деталей ГРМ, приходящихся на один клапан, в двигателях большой мощности устанавливают пять клапанов – обычно три впускных и два выпускных (на слайде – справа).

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

Схемы расположения клапанов

12/17/2025

Нештрихованные – впускные клапана

Штрихованные – выпускные клапана

В клапанных ГРМ возможны различные схемы расположения клапанов и впускных/выпускных трубопроводов. На слайде рассмотрены типичные схемы расположения двух, трех и четырех клапанов.

Клапана в цилиндре могут быть расположены в один ряд вдоль оси блок-картера или в два ряда.

Наибольшее распространение получили двухклапанные ГРМ с однорядным расположением клапанов (двигатели ЗИЛ-130, ЗМЗ-53 и др.)

В бензиновых двигателях при расположении в один ряд клапаны впускной и выпускной трубопроводы, как правило, размещаются с одной стороны головки, что обеспечивает подогрев впускного трубопровода и более интенсивное испарение топлива, что улучшает смесеобразование. Для дизелей каналы впуска и выпуска направляют в разные стороны, что уменьшает подогрев воздуха и повышает коэффициент наполнения цилиндров свежим зарядом.

При установке трех клапанов в цилиндре – одного большого и двух меньшего размера может быть увеличена относительная площадь клапанов даже по сравнению с четырьмя клапанами. Выпускным может быть большой клапан или два меньших. При наличии трех клапанов в головке цилиндра размещение форсунки затруднено. В первом случае обеспечивается лучшее наполнение цилиндров, во втором – снижение температуры выпускных клапанов.

Четыре клапана в цилиндре устанавливают для увеличения площади их проходных сечений, уменьшения размеров и повышения жесткости клапанов и снижения инерционных нагрузок. При этом также улучшается охлаждение клапанов. В дизелях при четырех клапанах форсунка может быть расположена по оси цилиндра, что при неразделенной камере сжатия (сгорания) имеет большое значение для равномерного распределения топлива по ее объему. Одноименные клапаны могут располагаться в двух рядах (рисунок слева) или в отдельных рядах (рисунок слева).

В первом случае имеется возможность уменьшить число каналов в головке блока и расположить оба трубопровода с одной стороны, что в ряде случаев оказывается удобным для V-образных и горизонтальных двигателей. Однако при этом стержень выпускного клапана, расположенного со стороны трубопровода, обтекается также отработавшими газами соседнего клапана, что увеличивает его тепловую напряженность. Вследствие этого чаще применяется расположение одноименных клапанов в отдельных рядах.

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

Классификация ГРМ по взаимному расположению клапанов и распределительного вала:

12/17/2025

• Нижнее расположение клапана и распредвала

• Верхнее расположение клапана и нижнее положение распредвала

В пружинном приводе с принудительным открытием клапанов возможно верхнее и нижнее расположение распределительного вала. Совместно с нижним или верхним расположением клапаном это дает четыре основных варианта взаимного расположения клапанов и распределительного вала. Эти варианты имеют сокращенные англоязычные обозначения (см. слайд).

Нижние клапаны обычно размещаются с одной стороны блока цилиндров в один ряд и приводятся в действие через толкатели от общего для всех клапанов двигателя распределительного вала.

При нижнем расположении распределительного вала и верхнем – клапанов, их привод осуществляется через толкатели, штанги и коромысла.

Преимущество механизмов с нижними валами – простая конструкция и компактность привода.

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

Классификация ГРМ по взаимному расположению клапанов и распределительного вала:

12/17/2025

3. Верхнее расположение клапана и верхнее положение одного распредвала

4. Верхнее расположение клапана и верхнее положение двух распредвалов

Для высокооборотных двигателей стремятся по возможности приблизить распределительный вал к клапанам, что позволяет уменьшить возвратно-поступательные массы и увеличить общую жесткость механизма привода. С этой целью применяют механизмы с верхним расположением распределительного вала.

Кроме того, верхнее расположение распределительного вала дает возможность улучшить наполнение цилиндров благодаря компактной форме впускных и выпускных каналов.

Заметим, что использование двух распределительных валов непосредственно над каждым рядом клапанов (впускных и выпускных) позволяет отказаться от промежуточных передаточных деталей – коромысел, оси этих коромысел и т.п.

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

ГРМ двигателя с верхним клапаном и нижним расположением распредвала

12/17/2025

1, 15 – шестерни;

2 – поршень;

3 – клапан;

4 – головка блока;

5 – втулка;

6 – пружина;

7 – коромысло;

8 – ось коромысел;

12 – штанга;

14 – распредвал.

ГРМ с верхним расположением клапанов и нижним – распределительного вала действует следующим образом. Коленчатый вал с помощью шестерен 1 и 15 вращает распределительный вал 14, каждый кулачок которого, набегая на толкатель 13, поднимает его вместе со штангой 12. Штанга поднимает один конец коромысла 7, а другой движется вниз и давит на клапан 3, опуская его и сжимая пружины 6 клапана. Когда кулачок распределительного вала сходит с толкателя, штанга и толкатель опускаются, а клапан под действием пружин, садясь в седло, плотно закрывает отверстие канала.

Коромысло представляет собой двуплечий рычаг, изготовленный из стали. В его средней части имеется утолщение с отверстием, куда запрессована втулка. На одном (длинном) плече коромысло имеет закаленный боек, которым оно давит на клапан, а на другом – резьбовое отверстие. В последнее ввертывают регулировочный винт , с помощью которого устанавливают зазор между клапаном и бойком коромысла, и обеспечивают плотное закрытие клапанов.

Коромысло свободно качается на оси. Оси коромысел пустотелые, их внутренняя полость используется как канал для подвода масла к трущимся поверхностям втулок коромысел, регулировочных винтов и штанг. С торцов оси коромысел закрыты заглушками .

Для передачи усилия от толкателя к коромыслу служит штанга . Она изготовлена из цельного или пустотелого стального стержня. На ее концах находятся стальные шлифованные, термически обработанные наконечники. Нижний наконечник имеет шаровую форму. Он опирается на сферическое углубление толкателя. Верхний наконечник может иметь шаровую форму или углубление со сферической поверхностью. На него опирается головка регулировочного винта, ввернутого в коромысло.

На слайде обозначены: 1 – шестерня привода на коленчатом валу двигателя; 2 – поршень; 3 – клапан; 4 – головка цилиндров; 5 – направляющая втулка; 6 – пружина клапана; 7 – коромысло; 8 – ось коромысел; 9 – регулировочный винт; 10 – контргайка; 11 – стойка оси коромысел; 12 – штанга; 13 – грибовидный толкатель; 14 – распределительный вал; 15 – шестерня привода на распределительном валу двигателя; 16 – валик декомпрессора; 17 – регулировочный винт декомпрессора; 18 – качающийся толкатель; 19 – тарелка; 20 – сухарики; Δ – тепловой зазор.

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

12/17/2025

Привод ГРМ с нижним расположением распредвала

а)

б)

1 – шестерня коленчатого вала;

2 – шестерня распредвала;

8 - шестерня привода гидронасоса;

5 – шестерня привода ТНВД.

ГРМ получает вращательное движение от коленчатого вала двигателя. Привод ГРМ с нижним расположением распределительного вала организуется с помощью набора зубчатых колес (шестерен). Эти детали располагаются в передней части двигателя в специальном картере. Шестерни передают вращение от коленчатого распределительному валу, валу топливного насоса, масляному насосу и другим механизмам. Шестерни изготовлены из стали. Для уменьшения шума они выполнены косозубыми.

В четырехтактных двигателях за один рабочий цикл впускной и выпускной клапаны каждого цилиндра открываются один раз. Поэтому за два оборота коленчатого вала распределительный вал делает только один оборот. Следовательно, диаметр шестерни 1 коленчатого вала (и число зубьев) в 2 раза меньше, чем шестерни 2 распределительного вала. По этой же причине шестерня 1 меньше в 2 раза шестерни 5 привода топливного насоса. Шестерни привода должны входить в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов, что обеспечивает совпадение периодов открытия впускных и выпускных клапанов с тактами работы цилиндров двигателя. Это достигается установкой шестерен в зацепление по меткам (см. на слайде).

Если направление вращения распределительного вала и вала топливного насоса двигателей совпадает с направлением вращения коленчатого вала (а), то между шестернями этих валов устанавливают дополнительно промежуточную шестерню. В том случае, если распределительный и коленчатый валы вращаются в разные стороны, промежуточная шестерня между ними отсутствует (в). В некоторых двигателях вал топливного насоса и распределительный вал вращаются в противоположные стороны (б).

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

ГРМ V-образного двигателя с нижним расположением распредвала

12/17/2025

1 – шестерня привода;

2 – упорный фланец;

4 – опорная шейка;

6, 7 – кулачки;

9 – втулка;

10 – клапан;

11 – штанга;

12 – коромысло.

На V-образных двигателях применяют верхнее расположение клапанов. Нижний распределительный вал таких двигателей, установленный в развале блок-картера, является общим для клапанов правого и левого рядов цилиндров.

Открытие клапанов 10 (впускного и выпускного), перемещающихся в направляющих втулках, происходит под действием усилия, передаваемого от кулачков 6 и 7 через толкатели, штанги 11 и коромысла 12, установленные на осях в головке блока цилиндров. Закрытие клапанов осуществляется под действием пружин.

За два оборота коленчатого вала впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра открываются один раз, а распределительный вал за этот период делает один оборот. Следовательно, распределительный вал вращается в 2 раза медленнее коленчатого вала. Поэтому зубчатое колесо 1 распределительного вала имеет в 2 раза больше зубьев, чем ведущая шестерня коленчатого вала.

Распределительный вал изготовляют из стали или специального чугуна и подвергают термической обработке. Профиль его кулачков как впускных 6, так и выпускных 7 у большинства двигателей делают одинаковым. Одноименные (впускные и выпускные) кулачки располагаются в четырехцилиндровом двигателе под углом 90°, в шестицилиндровом – под углом 60°, а в восьмицилиндровом – под углом 45°. При шлифовании кулачкам придают небольшую конусность. Начиная с передней опорной шейки 4, диаметр шеек уменьшается, что облегчает установку распределительного вала в картере двигателя. Число опорных шеек обычно равно числу коренных подшипников коленчатого вала. Втулки 8 опорных шеек изготовляют из стали, а внутреннюю поверхность их покрывают антифрикционным сплавом.

На переднем конце распределительного вала расположен эксцентрик 5, воздействующий на штангу привода топливного насоса, а на его заднем конце находится шестерня 13, которая приводит во вращение зубчатое привода распределителя зажигания и масляного насоса.

Между зубчатым колесом 1 распределительного вала и его передней опорной шейкой установлены распорное кольцо 3 и упорный фланец 2, крепящийся болтами к блоку и удерживающий вал от продольного перемещения. Т.к. толщина распорного кольца 3 больше толщины упорного фланца 2, обеспечивается осевой зазор («разбег») распределительного вала, который должен быть в пределах 0,08…0,21 мм.

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

12/17/2025

ГРМ с верхним расположением распределительного вала

ВАЗ-2105,-2107

АЗЛК-2140

а)

б)

1 – клапан;

2 – головка блока цилиндров;

3 – рычаг (рокер);

4 – кулачок распредвала;

5 – регулировочный болт;

6 – контрогайка;

7 – направляющая втулка;

9 – коромысло;

Δ – тепловой зазор.

в)

В двигателях автомобилей ВАЗ-2105, -2107 с приводом на задние колеcа (а) распределительный вал расположен в отдельном картере на головке 2 блока цилиндров и вращается в подшипниках скольжения. Привод к клапанам 1, размещенным в один ряд, осуществляется непосредственно от кулачков 4 распределительного вала через одноплечие рычаги (рокеры) 3. Одним концом одноплечий рычаг опирается на стержень клапана, другим – на сферическую головку болта 5 и удерживается на ней при помощи шпилечной пружины 7.

В двигателях автомобиля АЗЛК-2140 с приводом на задние колеcа (б) клапаны 1 расположены в два ряда и приводятся в действие коромыслами 9 от кулачков 4 распределительного вала. Для регулировки теплового зазора служит регулировочный болт 5 с контргайкой 6, который связан со сферическим наконечником 8.

В двигателях автомобилей ВАЗ-2108, -2109 с приводом на передние колеcа (в) верхний распределительный вал установлен в отдельном корпусе 10, расположенном на головке цилиндров 2, в которую запрессованы чугунные седла 14 и направляющие втулки 13 клапанов 1. Верхняя часть втулок уплотняется металлорезиновыми маслоот-ражательными колпачками 12. Клапаны 1 приводятся в действие непосредственно кулачками 4 через цилиндрические толкатели 15 без промежуточных рычагов. В гнездах толкателей находятся шайбы 11 для регулировки теплового зазора в клапанном механизме.

ВАЗ-2108,-2109

12/17/2025

Газораспределительный механизм двигателя ВАЗ-2107

1,22 – впускной и выпускной клапаны; 2 – головка; 3 – стержень; 4,20 – направляющие втулки; 5 – маслоотражательный колпачок;

6 – шайбы; 7,8 – пружины клапанов; 9 – тарелка; 10 – сухарики; 11 – рычаг; 12 – упорный фланец; 13 – корпус подшипников;

14 – распределительный вал; 15 – опорная шейка; 16 – кулачок; 17 – пружина рычага; 18 – регулировочый болт; 19 – гайка; 21- пластина; 23 – стопорное кольцо; 24,28 – ведомая и ведущая звездочки; 25 – цепь; 26 – успокоитель; 27 – звездочка привода масляного

насоса; 29 – ограничительный палец; 30 – башмак; 31 – натяжное устройство.

12/17/2025

Типы привода ГРМ с верхним расположением распредвала

а)

б)

Привод ГРМ с верхним расположением распределительного вала может быть цепным (а) – роликовой цепью или ременным (б) – зубчатым ремнем. Достоинствами цепного привода является надежность и долговечность, недостатком – шумность при работе. Достоинством ременного привода является меньшая шумность по сравнению с цепным. К недостаткам можно отнести необходимость периодической замены изнашивающегося ремня.

На слайде обозначены: 1 – звездочка распределительного вала; 2 – роликовая цепь; 3 – успокоитель цепи; 4 – звездочка привода вспомогательных агрегатов (масляного насоса); 5 – звездочка коленчатого вала; 6 – ограничительный палец (предотвращает спадание цепи в картер при снятии на двигателе звездочки распределительного вала); 7 – башмак натяжителя цепи; 8 – натяжитель цепи; 9 – зубчатый шкив коленчатого вала; 10 – зубчатый ремень; 11 – болты регулировки натяжения ремня; 12 – натяжной ролик; 13 – зубчатый шкив распределительного вала; 14 – кронштейн натяжителя ремня; 15 – пружина натяжителя ремня; 16 – зубчатый шкив привода вспомогательных агрегатов.

1, 4, 5 – звездочки; 2 – цепь; 9, 13, 16 – зубчатые шкивы; 10 – зубчатый ремень

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

Элементы клапанного узла

а…г – клапаны;

д,е – крепление клапанов;

з,и – седла клапанов;

1 – стопорное кольцо;

2 – направляющая втулка;

3 – сухарики;

4 – опорная тарелка;

5 – втулка;

6 – маслосъемная манжета;

7 – пружина;

8 – седло клапана.

8

12/17/2025

Клапанный механизм

1 – клапан;

2 – тарелка пружин;

3 – сухарики;

4 – втулка сухариков;

5 – пружины;

6 – опорная шайба пружин;

7 – направляющая втулка клапана;

А – фаска клапана.

В клапане выделяют тарелку и стержень. В верхней части стержня клапана предусмотрена выточка для установки конических сухариков. Переход от тарелки к стержню сделан плавным, что придает прочность, улучшает отвод теплоты и уменьшает сопротивление движению газов. Стержень клапана шлифованный. Торец стержня закален, благодаря чему уменьшается его износ от действия коромысла. Для большей плотности прилегания каждый клапан притирается к гнезду до фаски шириной 1,5...2 мм, выполненной у большинства двигателей под углом 45. Клапаны работают при высокой температуре и подвергаются разъедающему воздействию газов. Обычно впускной клапан изготавливают из хромистой, а выпускной – из жаростойкой стали. Для лучшего наполнения цилиндров диаметры тарелок впускных клапанов больше диаметров тарелок выпускных клапанов.

Сухарики представляют собой коническое кольцо, разрезанное на две половинки. Между тарелкой пружин и сухариками 3 может находиться втулка 4, которая зажимает сухарики и опирается на дно тарелки 2 нижним узким торцом. Поэтому клапан может поворачиваться относительно тарелки под воздействием коромысла и вследствие вибрации пружин. Это обеспечивает равномерный износ трущихся поверхностей клапана, его втулки и седла. У автомобильных карбюраторных двигателей рабочая фаска A выпускного клапана наплавлена жаростойким сплавом.

Для обеспечения направленного движения клапана и посадки его в седло без перекоса служит направляющая втулка . Ее изготавливают чугунной или металлокерамической и запрессовывают в головку цилиндров. В некоторых автомобильных двигателях на втулку впускного клапана установлена резиновая манжета для предотвращения попадания масла в цилиндр по зазору между втулкой и стержнем клапана.

Седла выпускных и впускных клапанов у многих двигателей выполнены во вставных кольцах, изготовленных из жаростойкого чугуна и запрессованных в головку цилиндров. Это облегчает их восстановление при ремонте.

Для создания усилия, необходимого для закрытия клапана и плотной его посадки в седло, предназначена пружина . Она выполнена с постоянным или переменным шагом витков. При переменном шаге можно избежать резонанса пружины. В некоторых двигателях на каждый клапан установлено две пружины. Направление их витков неодинаковое. За счет вибрации двух пружин с различным направлением навивки клапаны проворачиваются. При наличии двух пружин уменьшаются их размеры, повышается надежность и облегчаются условия работы.

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

12/17/2025

Механизм вращения клапана

1 – стержень клапана;

2 – направляющая втулка;

3,4,5,6,11,12 – механизм

проворачивания клапана;

7 – опорная шайба;

8 – клапанная пружина;

9 – тарелка пружины;

10 – сухарики;

13 – металлический натрий;

14 – головка блока цилиндров;

15 – седло клапана;

16 – тарелка клапана.

Выпускной клапан некоторых автомобильных двигателей может проворачиваться принудительно во время работы двигателя специальным механизмом.

Механизм состоит из корпуса 4, расположенного в углублении головки цилиндра 14 на направляющей втулке 2, закрепленной замочным кольцом 3, пяти шариков 5, установленных вместе с возвратными пружинами 12 в наклонных пазах корпуса, опорной шайбы 6 и конической дисковой пружины 11. Пружина 11 и шайба 6 свободно надеты на выступ корпуса и закреплены на нем замочным кольцом 7.

Когда клапан начинает открываться, усилие пружины 8 возрастает, в результате чего дисковая пружина 11 выпрямляется и передает усилие пружины 8 на шарики 5, которые, перекатываясь по наклонным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину 11, опорную шайбу 6, клапанную пружину 8 и сам клапан относительно его первоначального положения. Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины 8 уменьшается, при этом дисковая пружина 11 прогибается до своего исходного положения и освобождает шарики 5, которые под действием пружин 12 возвращаются в первоначальное положение, подготовляя механизм вращения к новому циклу поворота клапана. При частоте вращения коленчатого вала около 3000 об/мин частота вращения выпускного клапана достигает 30 об/мин.

Заметим, что у автомобильных бензиновых двигателей рабочая фаска выпускного клапана наплавлена жаростойким сплавом. Внутри клапана расположена полость, заполненная на 50...60 % натрием (температура плавления – 98 0 С). Полость закрыта заглушкой, приваренной к тарелке клапана. Во время работы двигателя натрий плавится и, переливаясь при встряхивании, интенсивно переносит теплоту от головки к стержню, а от стержня теплота передается втулке клапана. Благодаря этому температура тарелки клапана снижается.

На слайде обозначены: 1 – стержень клапана; 2 – втулка; 3 – замочное кольцо; 4 – корпус; 5 – шарики; 6 – опорная шайба; 7 – замочное кольцо; 8 – клапанная пружина; 9 – тарелка; 10 – сухарики; 11 – дисковая пружина; 12 – пружина; 13 – металлический натрий; 14 – головка цилиндров; 15 – седло клапана; 16 – головка (тарелка) клапана.

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

Конструкции приводов клапанного узла

а – непосредственного;

б,в,г – рычажного;

д,е,ж – коромыслами;

З – вильчатыми рычагами;

1 –направляющий стакан;

2 – стойка;

3 – регулировочный болт;

4 – винт;

5 – шарик;

6 – канал.

Конструкции толкателей

а,б,в – грибковые; г,е – цилиндрические; ж,з –рычажные; 1 – палец.

12/17/2025

Толкатели

Толкатели изготавливают из стали. По конструкции они бывают цилиндрическими, грибовид­ными или качающимися роликовыми. Цилиндрические 4 (рис. 31, а) и грибо­видные 2, 6 толкатели имеют сферичес­кие углубления для установки штанг. На нижней части этих толкателей имеется плоская или сферическая опорная поверхность.

Для равномерного износа толкатели при работе двигателя совершают одно­временно поступательное и вращатель­ное движение. При плоском днище вра­щательное движение достигается смеще­нием оси толкателя относительно оси кулачка распределительного вала, а при выпуклом - применением кулачков рас­пределительного вала с небольшой конусностью. Вследствие этого точка касания толкателя смещается относи­тельно его оси. Качающиеся роликовые толкатели изготовлены в

виде однопле­чих рычагов. С одной стороны рычаг имеет утолщение с oтверстием, в кото­рое запрессовывают бронзовую втулку 10 (рис. 31,6). На другом конце рычага помещен ролик 8, который вращается на игольчатом подшипнике и соприкасается с кулачком распределительного вала. Над роликом в расточку толкателя запрессована пята 9 со сферическим гне­здом, на которую опирается нижний конец штанги. Рычаги шарнирно надеты на трубчатую ось, закрепленную в блок ­картере.

1 – штанга; 2 и 6 – грибовидные толкатели; 3 – втулка толкателя;

4 – цилиндрический толкатель с выпуклым днищем; 5 – кулачки распредвала; 7 – ось ролика; 8 – ролик; 9 – пята; 10 – втулка; 11 – рычаг

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

12/17/2025

Тепловой зазор

Тепловой зазор – пространство между деталями ГРМ, предназначенное для компенсации термического расширения .

После пуска двигателя детали ГРМ нагреваются и их размеры увеличиваются. Чтобы при высокой температуре клапаны плотно закрывались, между элементами ГРМ необходимо оставлять небольшие тепловые (термические) зазоры.

Тепловые зазоры устанавливают между носком коромысла и торцом стержня клапана при нижнем расположении распределительного вала или между рычагом привода и кулачком при верхнем расположении распределительного вала (см. на слайде).

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 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.

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

12/17/2025

Регулировка теплового зазора

1 – коромысло;

2 – контргайка;

3 – регулировочный винт;

4 – отвертка;

5 – щуп.

Зазоры между клапанами и коромыслами регулируют при ТО на холодном двигателе в следующем порядке. Колпак головки цилиндров очищают от пыли и снимают. После подтяжки крепления стоек включают декомпрессионный механизм (если он есть) и, вращая коленчатый вал, определяют по движению коромысел клапанов окончание такта впуска и начало такта сжатия в первом цилиндре. Коленчатый вал вращают до прихода поршня в в.м.т. В тракторных двигателях для этого используют шпильку, которую устанавливают в отверстие картера маховика. У автомобильных бензиновых двигателей поршень первого цилиндра устанавливают в в.м.т. по совмещению метки на шкиве коленчатого вала с выступом или меткой в.м.т. на шкиве или звездочке привода распределительного вала.

После установки поршня первого цилиндра в в.м.т. при такте сжатия замеряют зазор между стержнем клапана и бойком коромысла. Предварительно выключают декомпрессионный механизм. Если зазор нарушен, то его регулируют отверткой, гаечным клю­чом и щупом. Для этого отпускают контргайку регулировочного винта, повертывают регулировочный винт до получения необходимого зазора, который контролируют щупом. После того как будет затянута контргайка зазор проверяют щупом вторично.

Если на двигателе установлен регулируемый декомпрессионный механизм, то его регулируют одновременно с регулировкой теплового зазора в каждом цилиндре.

После регулировки зазоров между клапанами и коромыслами и декомпрессионного механизма устанавливают на место колпак головки цилиндров. Утечка масла из-под колпака головки цилиндров после пуска двигателя недопустима.

Устройство и работа газораспределительного механизма

12/17/2025

ЗИЛ-508

ЯМЗ-236

КамАЗ-740

12/17/2025

Возможные неисправности ГРМ и их признаки

Неисправности:

• износы трущихся поверхностей деталей ГРМ
• нарушение фаз газораспределения

Признаки:

• затрудненный запуск двигателя
• дымный выпуск отработавших газов
• падение мощности двигателя
• стуки, прослушиваемые в двигателе

Во время эксплуатации двигателя детали механизма газораспределения работают в условиях значительных ударных нагрузок и при постоянном воздействии на клапаны газов, имеющих высокую температуру и содержащих агрессивные компоненты. Подача смазки на трущиеся поверхности основных деталей ГРМ ограничена. Эти условия могут вызвать износ и искажение геометрической формы посадочных поверхностей тарелки клапана и его седла, образование на них нагара, износ рабочих поверхностей кулачков распределительного вала и толкателей, рабочих поверхностей штанг, коромысел, стержней клапанов и направляющих втулок; потерю упругости клапанных пружин и износ сопрягаемых с ними деталей. По этим причинам в ГРМ нарушаются установленные зазоры и снижается герметичность клапанов.

Наиболее типичной неисправностью ГРМ является нарушение теплового зазора между торцом стержня клапана и бойком коромысла (кулачком) распределительного вала.

При увеличении зазора сверх допустимого клапан открывается не полностью, что значительно ухудшает очистку цилиндра от отработавших газов и наполнение его свежим зарядом. Это вызывает снижение мощности и экономичности двигателя, шумность работы механизма, а также повышенное изнашивание его деталей.

При уменьшении зазора клапан садится в седло неплотно, что вызывает утечку раскаленных газов и обгорание посадочных поверхностей клапана и седла. Это приводит к падению компрессии, снижению мощности и экономичности двигателя, а также его перегреву.

12/17/2025

Устройство и работа газораспределительного механизма

Контрольные вопросы

• Объясните назначение ГРМ и отдельных его деталей.

• По каким прзнакам классифицируется ГРМ двигателя?

• Перечислите основные детали ГРМ при нижнем и верхнем расположении распредвала.

• Какие возможны способы привода распредвала при верхнем и нижнем расположении, их достоинства и недостатки?

• Перечислите конструкции приводов клапанного узла.
• Что такое фазы газораспределния?
• Перечислите конструкции толкателей и способы уменьшения их износа.
• Назначение теплового зазора и способы его регулировки.
• Перечислите способы уменьшения тепловой напряженности и обеспечения равномерности износа клапанов?

10. Как фиксируется распредвал от осевого смещения?

• Спасибо за внимание!