Принцип работы газораспределительного механизма ваз 2110
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Газораспределительный механизм служит для своевременного открытия впускных клапанов, обеспечивая газообмен в двигателе согласно рабочему циклу двигателя и порядку работы цилиндров.
Под газообменом следует понимать смену рабочего тела в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, т.е. спуск свежего заряда и удаление отработанных газов. Газообмен осуществляется через системы впуска и выпуска и управляется клапанным механизмом. При газообмене должно обеспечиваться равномерное распределение заряда по цилиндрам и качественная очистка цилиндров с обеспечением необходимых норм по токсичности отработавших газов. Система впуска в атмосферных двигателях обеспечивает максимальное наполнение двигателя на основных режимах двигателя, повышая эффективность его работы. Повышение эффективности системы на режимах малых и частичных нагрузок достигается за счет конструктивного усложнения системы. Для этой цели увеличивают количество одноимённых клапанов на цилиндр с целью уменьшения сопротивления на впуске, регулируют фазы газораспределения и подъём клапана, а также применяют многоканальные трубопроводы, настроенные на повышение пополнения двигателя и равномерное распределение заряда по цилиндрам.
Это влечет значительное конструктивное усложнение системы газообмена, которая может занимать под капотом до 30% объёма, занимаемого двигателем.
В то же время система выпуска должна обеспечить качественную очистку цилиндра двигателя от отработавших газов.
2. Устройство газораспределительного механизма
Газораспределительный механизм в общем состоит из:
механизма привода распределительного вала;
ГРМ состоит : зубчатый шкив на коленчатом валу для привода распределительного вала, зубчатый ремень привода распределительного вала, шкив насоса охлаждающей жидкости, натяжной ролик, шкив распределительного вала, передний корпус подшипников распределительного вала, задний корпус подшипников распределительного вала, распределительный вал, сухари клапана, тарелка клапана, наружная пружина клапана, внутренняя пружина клапана, опорная шайба пружин, впускной клапан, направляющая втулка впускного клапана, направляющая втулка выпускного клапана, выпускной клапан, стопорное кольцо, масло отражательный колпачок, толкатель клапана, регулировочная шайба, головка цилиндров, седло клапана, дистанционная шайба, метка ВМТ на зубчатом шкиве коленчатого вала, установочная метка на крышке масляного насоса, установочная метка (усик)на задней крышке зубчатого ремня, установочная метка на шкиве распределительного вала, эксцентрик на распределительном валу для привода топливного насоса.
Распределительный вал, отлитый из чугуна, имеет пять опорных шеек, которые вращаются в гнёздах, выполненных в головке цилиндров и в корпусах подшипников распределительного вала. На валу расположен эксцентрик для привода топливного насоса. В заднем торце распределительного вала сделан паз для соединения с датчиком-распределителем зажигания (на двигателях ВАЗ 2110). Передний конец распределительного вала уплотняется самоподвижным резиновым сальником. У модели 2112 два распределительных вала: один для впускных клапанов, второй – для выпускных. У двигателей модели 2110 распределительный вал вращается в опорах, в верхней части головки блока и двух корпусах подшипников, закрепленных гайками на шпильках, ввернутых в головку блока. У двигателя модели 2112 распределительные валы установлены в опорах, выполненных в верхней части головки блока, и одном общем корпусе подшипников, закрепленном болтами на головке блока.
Клапаны (впускной и выпускной), служат для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных клапанов, расположенных в головке цилиндров наклонно в ряд. Двигатели модели 2110 имеют по два клапана на цилиндр: один впускной и один выпускной, у двигателя модели 2112 четыре клапана – два впускных и два выпускных.
Впускной клапан изготовлен из хромокремнистой стали. Его головка имеет большой диаметр для лучшего наполнения цилиндра.
Выпускной клапан выполнен составным: стержень из хромоникельмолибденовой стали с лучшей износостойкостью на трение и хорошей теплопроводностью для отвода тепла от головки клапана к его направляющей втулке, а головка- из жаропрочной хромоникельмарганцовистой стали. Кроме того, рабочая фаска выпускного клапана, работающая при высоких температурах в агрессивной среде отработавших газов, имеет наплавку из жаростойкого сплава.
Направляющие втулки клапанов изготовлены из чугуна, запрессованы в головку цилиндров и от возможного выпадения удерживаются стопорными кольцами. Отверстия во втулках окончательно обрабатываются в сборе с головкой цилиндров, что обеспечивает узкий допуск на диаметр отверстия и точность его расположения по отношению к рабочим фаскам седла и клапана. В отверстиях направляющих втулок имеются спиральные канавки для смазки. У втулок впускных клапанов канавки нарезаны до половины длины отверстия.
Сверху на направляющие втулки надеваются колпачки из фторкаучуковой резины со стальным арматурным кольцом, которые охватывают стержень клапана и служат для уменьшения проникновения масла в камеру сгорания через зазоры между направляющей втулкой и стержнем клапана.
Пружины (наружная и внутренняя) прижимают клапан к седлу и не позволяют ему отрываться от привода. У двигателей модели 2110 на каждом клапане установлены две пружины, у двигателя модели 2112 – одна. Пружины нижними концами опираются на опорную шайбу. Верхняя опорная тарелка пружин удерживается на стержне клапана двумя сухарями, имеющими в сложенном виде форму усеченного конуса. Сухари имеют три внутренних буртика, которые входят в выточки на стержне клапана. Такая конструкция обеспечивает как надежное соединение, так и поворот клапанов при работе, благодаря чему они изнашиваются равномернее.
Толкатели предназначены для передачи усилия от кулачков распределительного вала к клапанам. Толкатели изготовлены в виде цилиндрических стаканов и находятся в направляющих отверстиях головки цилиндров. Поверхность, соприкасающаяся с клапаном, нитро цементируется на глубину 0,2мм для повышения износостойкости. В верхней части толкателя имеется гнездо для регулировочной шайбы.
Регулировочные шайбы у модели 2110 сделаны из стали 20Х для увеличения твёрдости поверхности подвергнуты нитро цементации. При работе ГРМ, клапаны приводятся в действие непосредственно кулачками распределительного вала через цилиндрические толкатели, без промежуточных рычагов. В торцевом углублении толкателя размещается регулировочная шайба определенной толщины, обеспечивающая необходимый зазор в клапанном механизме.
Зазор между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами на холодном двигателе должен быть 0,2±0,05мм для впускных клапанов и 0,35±0,05мм для выпускных.
У двигателя модели 2112 установлены гидротолкатели клапанов, которые автоматически компенсируют зазоры в приводе клапанов. Поэтому у этих двигателей в процессе эксплуатации не нужно регулировать зазоры.
Распределительный вал приводится во вращение зубчатым ремнём с зубьями трапециевидной формы. Ремень изготавливается из маслостойкой резины, армированной кордом из стекловолокна. Зубья ремня, для повышения износостойкости, покрыты прочной эластичной тканью. Зубчатый ремень приводит во вращение также шкив насоса охлаждающей жидкости. Натяжение ремня производится при помощи натяжного ролика. Натяжение считается нормальным, если в средней части ветви между шкивами распределительного и коленчатого валов ремень закручивается на 90 градусов усилием пальцев в 1,5-2 кгс.
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.
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Механизм газораспределения служит для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси (бензиновые двигатели) или воздуха (дизельные двигатели) и выпуска из них отработавших газов в соответствии с требованиями рабочего процесса в каждом из цилиндров двигателя.
Общее устройство и принцип работы механизма газораспределения рассмотрен на примере механизма двигателя ВАЗ.
Рис. Газораспределительный механизм
Газораспределительный механизм состоит из распределительного вала 7, который может иметь цепной или ременной привод, рычагов (коромысел) 5, количество которых равно количеству клапанов, впускных и выпускных клапанов 1, направляющих втулок 2, устанавливаемых в головке блока и удерживающихся в ней с помощью стопорных колец, маслосъемных колпачков, опорных шайб, пружин 3, тарелок 4, сухарей, регулировочных болтов 9, вворачиваемых в резьбовые втулки 10 установленные в головке блока. Чтобы болты не отвернулись во время работы двигателя, их контрят с помощью гаек. Для фиксации и возврата рычагов в исходное положение предусмотрены пружины 8. В головке блоке предусмотрено специальное гнездо для посадки клапана 11.
При вращении распределительного вала его кулачок набегает на рычаг 5, который, поворачиваясь на сферической опоре регулировочного болта 9, другим концом нажимает на стержень клапана и открывает отверстие, сообщающее камеру сгорания цилиндра с впускным (впускной клапан) или выпускным (выпускной клапан) трубопроводом. При дальнейшем повороте вала кулачок сходит выпуклой частью с рычага, который при помощи пружины 8 возвращается в исходное положение, а клапан под действием пружин закрывается.
Типы привода клапанов
Существует несколько вариантов передачи силового воздействия с кулачков распределительного вала на стержни клапанов (т. е. типов привода клапанов):
Рис. Привод клапанов через штангу и коромысла:
1 – седло клапана; 2 – клапан; 3 – маслоотражательный колпачок; 4,5 – клапанные пружины; 6 – тарелка пружины; 7 – сухарь; 8 – коромысло; 9 – регулировочный винт; 10 – гайка регулировочного винта; 11 – штанга; 12 – опорная шайба пружин
Рис. Привод клапанов через коромысло:
1 – кулачок распределительного вала; 2 – коромысло; 3 – регулировочный винт; 4 – контргайка; 5 – зазор
Рис. Привод клапанов через коромысло и регулировочный эксцентрик:
1 – регулировочный эксцентрик; 2 – коромысло; 3 – кулачок распределительного вала
Рис. Привод клапанов через рычаг:
1 – кулачок распределительного вала; 2 – щуп для регулировки теплового зазора; 3 – рычаг; 4 – регулировочная гайка; 5 – контргайка; 6 – тарелка пружины клапана; 7 – пружина клапана; 8 – маслосъемный колпачок клапана; 9 – головка цилиндров; 10 – стержень клапана; 11 – направляющая втулка клапана
Рис. Привод клапанов двумя коромыслами от одного кулачка верхнего распределительного вала
Рис. Привод клапанов через чашечный толкатель:
1 – головка цилиндров; 2 – клапан; 3 – чашечный толкатель; 4 – корпус подшипника распределительного вала; 5 – кулачок распределительного вала; 6 – регулировочная шайба; 7 – маслосъемный колпачок клапана; А – тепловой зазор
Рис. Привод через два распределительный вала с гидравлическими толкателями
Газораспределительный механизм (ГРМ) — это механизм предназначенный для впуска в цилиндры двигателя свежего заряда (горючей смеси в классических бензиновых двигателях или воздуха в дизелях) и выпуска отработавших газов в соответствии с рабочим циклом, а также для обеспечения надежной изоляции камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.
В зависимости от вида устройств, осуществляющих впуск заряда и выпуск отработавших газов, различают два типа механизмов газораспределения:
Клапанный механизм наиболее широко распространен и используется во всех четырехтактных двигателях. Возможно верхнее и нижнее расположение клапанов. Верхнее расположение в настоящее время применяется чаще, так как в этом случае процесс газообмена протекает эффективнее. Характерные конструкции газораспределительных механизмов с верхним расположением клапанов представлены на рисунке.
Из чего состоит газораспределительный механизм (ГРМ) двигателя?
Основными элементами газораспределительного механизма являются:
- распределительный вал
- впускные и выпускные клапаны с пружинами, крепежными деталями и направляющими втулками
- привод распределительного вала
- также детали (толкатели, штанги, коромысла и др.), обеспечивающие передачу перемещения от распределительного вала к клапанам
У V-образных двигателей основная деталь рассматриваемого механизма — распределительный вал — может иметь как нижнее, так и верхнее расположение. При нижнем расположении (рис. а) распределительный вал 7, размещенный в блок-картере, приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью зубчатой передачи, обычно содержащей одну пару цилиндрических или конических шестерен (возможно применение и нескольких пар шестерен).
У четырехтактного двигателя передаточное отношение привода равно двум, т.е. распределительный вал вращается вдвое медленнее коленчатого. При вращении распределительный вал с помощью кулачков перемещает толкатели 2 и штанги 3. Последние поворачивают коромысла 5 относительно оси 4. В то же время противоположные концы коромысел воздействуют на клапаны 7, перемещая их вниз и преодолевая при этом сопротивление пружин 6. Расположение кулачков на распределительном валу и их форму выбирают так, чтобы впускные и выпускные клапаны открывались и закрывались в строго определенные моменты согласно рабочему циклу двигателя.
Рис. Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов:
а — с нижним расположением распределительного вала: 1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — ось коромысел; 5 — коромысло; 6 — пружина; 7 — клапан; б — с верхним расположением распределительного вала: 1 — винт; 2 — контргайка; 3 — коромысла; 4 — распределительный вал
У рядных верхнеклапанных двигателей и V-образных двигателей с четырьмя клапанами на цилиндр распределительный вал (валы) находится в головке блока, в непосредственной близости от клапанов (рис. б). Поскольку при верхнем расположении распределительного вала расстояние между его осью и осью коленчатого вала оказывается значительным, для приведения распределительного вала во вращение обычно используют цепную передачу. У двигателей сравнительно малой мощности можно также применять зубчатый ремень.
Распределительные валы мощных V-образных дизелей приводятся во вращение с помощью зубчатой передачи, у которой число пар конических шестерен может составлять две и более. При верхнем расположении распределительного вала уменьшается число передаточных деталей. Например, в механизме, представленном на рис. б, отсутствуют толкатели и штанги. Распределительный вал 4 непосредственно воздействует на коромысла 3, которые, в свою очередь, перемещают клапаны.
При работе двигателя детали газораспределительного механизма нагреваются (наиболее сильно — клапаны) и, следовательно, расширяются и удлиняются. Чтобы обеспечить возможность удлинения стержня клапана при его нагреве без нарушения плотности посадки головки клапана в седле, между отдельными деталями газораспределительного механизма у непрогретого двигателя должен быть зазор (например, между стержнем клапана и концом коромысла). Регулировать этот зазор можно различными способами, например с помощью винта 1 (см. рис. б), самоотвинчивание которого предотвращает контргайка 2. Чтобы исключить необходимость в регулировке зазора и уменьшить шумность двигателя в газораспределительных механизмах многих современных двигателей используются гидравлические толкатели. В эти толкатели встроены гидрокомпенсаторы, изменяющие их длину под действием давления масла, которое специально подается из смазочной системы двигателя. Клапан, его направляющая втулка, пружина и опорная шайба с деталями ее крепления образуют клапанную группу газораспределительного механизма.
Клапан состоит из головки и стержня, между которыми для уменьшения сопротивления движению газов выполнен плавный переход. Головка клапана имеет шлифованную конусную рабочую поверхность — фаску, по которой клапан плотно прилегает к седлу. Для крепления опорной шайбы пружины конец стержня клапана снабжен канавкой. В некоторых случаях для улучшения отвода теплоты от головки выпускного клапана стержень со стороны головки выполняют полым и вводят в него жидкий металлический натрий.
Клапаны изготавливают высадкой из стального прутка с последующей механической и термической обработкой. Материалом для них служит износо- и жаростойкая сталь. Иногда головку и стержень выпускного клапана выполняют из разных марок стали, а затем соединяют сваркой. Торец стержня клапана дополнительно закаливают для повышения твердости и износостойкости. В некоторых случаях на фаску выпускного клапана для увеличения его долговечности наплавляют особо жаростойкий сплав.
Каждый цилиндр двигателя имеет, как минимум, два клапана — впускной и выпускной. Однако в настоящее время наметилась тенденция к увеличению числа клапанов на цилиндр. Все шире применяются двигатели с тремя (два впускных и один выпускной) и четырьмя (два впускных и два выпускных) клапанами. При наличии одного впускного и одного выпускного клапанов первый имеет большую головку. Это необходимо для лучшего наполнения цилиндра свежим зарядом.
Направляющая втулка, через которую проходит стержень клапана, обеспечивает его точную посадку в седло. Стержень имеет высокоточное сопряжение с втулкой (зазор составляет 0,05… 0,12 мм). Направляющие втулки изготавливают из чугуна или спеченного пористого материала, который может быть пропитан смазочным маслом.
Клапанная пружина удерживает клапан в закрытом положении, обеспечивая его плотную посадку в седле. Пружины изготавливают методом холодной навивки из специальной стальной, термически обработанной проволоки с последующей дробеструйной обработкой, что увеличивает их долговечность. Иногда для предотвращения появления резонансных колебаний используют пружины с переменным шагом витков.
Опорная шайба удерживает пружину в сжатом состоянии. Крепление стержня клапана к опорной шайбе осуществляется с помощью конических разрезных сухарей, входящих в выточку на стержне.
Седло клапана, в которое он садится фаской головки, у верхнеклапанного двигателя расположено в головке цилиндров. Обычно седла выпускных, а иногда и впусковых клапанов, выполняют в виде вставных колец и наглухо запрессовывают в выточки головки цилиндров. Вставные кольца изготавливают из жаростойкой стали, специального чугуна или спеченного материала.
Передаточные детали газораспределительного механизма обеспечивают передачу усилия от распределительного вала к стержням клапанов. К таким деталям относятся:
Толкатели передают осевое усилие от кулачков распределительного вала на штанги или стержни клапанов. Они могут быть плоскими, грибовидными, цилиндрическими или рычажными. Их изготавливают из стали или чугуна. Для повышения твердости и износостойкости рабочие поверхности толкателей упрочняют, а затем шлифуют.
Штанги служат для передачи усилий от толкателей к коромыслам при нижнем расположении распределительного вала в верхнеклапанном двигателе (см. рис. а). Штанги изготавливают из стали или алюминиевого сплава, придавая им форму трубки. На концах штанг крепят стальные наконечники со сферическими поверхностями, имеющими высокую твердость. Нижними концами штанги упираются в гнезда толкателей, а верхними — в регулировочные винты коромысел.
Коромысла предназначены для изменения направления и величины усилий, передаваемых на стержни клапанов. Коромысла шарнирно устанавливают на осях, которые крепятся к головке цилиндров. На одном конце коромысла может быть установлен регулировочный винт, который позволяет изменять зазор в газораспределительном механизме. Материалом для коромысла служит сталь или ковкий чугун. Рабочие поверхности коромысла закаливают, а затем шлифуют.
Распределительный вал служит для своевременного открытия и закрытия клапанов при помощи кулачков. Конструкция распределительного вала зависит от типа двигателя, числа цилиндров и клапанов, а также типа привода. Характерные конструкции распределительных валов представлены на рисунке. Любой распределительный вал имеет кулачки впускных 2 и выпускных 4 клапанов, а также опорные шейки 2. Распределительный вал бензинового карбюраторного двигателя снабжен также винтовой шестерней 5 привода масляного насоса и распределителя зажигания и эксцентриком 3, приводящим в действие топливный насос. Число кулачков соответствует общему числу клапанов, которые обслуживаются данным валом. Число опорных шеек чаще всего равно числу коренных шеек коленчатого вала. В рядном четырех- цилиндровом двигателе вершины одноименных кулачков располагаются под углом 90° (рис. а), в рядном шестицилиндровом — под углом 60° (рис. б), а в V-образном восьмицилиндровом — под углом 45° (рис. в). Угол установки разноименных кулачков зависит от фаз газораспределения. Вершины кулачков располагают в соответствии с принятым для двигателя порядком работы с учетом направления вращения вала. В качестве подшипников для распределительного вала чаще всего применяют запрессованные в картер (при нижнем расположении) или головку цилиндров (при верхнем расположении) тонкостенные биметалические или триметаллические втулки. Одна из опорных шеек вала (обычно передняя) снабжена фиксирующим устройством для предотвращения его осевых перемещений. Для смазывания опорных шеек к ним подается масло под давлением из общей смазочной системы двигателя. При верхнем расположении распределительного вала в его теле сверлят осевое отверстие, по которому масло поступает ко всем опорным шейкам и кулачкам.
Рис. Распределительные валы рядного четырехцилиндрового (а), рядного шестицилиндрового (б) и V-образного восьмицилиндрового (в) двигателей со схемами расположения кулачков:
1 — опорная шейка; 2, 4 — кулачки впускных и выпускных клапанов; 3 — эксцентрик привода топливного насоса; 5 — винтовая шестерня привода масляного насоса
… и один в центре.
Снимаем крышку ГРМ
Снимаем правое колесо и пластиковый щиток моторного отсека.
… до совмещаем метки на зубчатом шкиве распределительного вала с установочным усиком на задней крышке привода ГРМ.
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 зубъями маховика.
Отворачиваем болт крепления шкива привода генератора.
Снимаем шкив привода генератора.
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 шпилькой.
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.
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.
Рис.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.
Читайте также: