В плену стереотипов: ремни грм

Устройство газораспределительного механизма

Газораспределительный механизм состоит из:

1. распределительного вала;
2. толкателей;
3. клапанов;
4. коромысла;
5.  штанги;
6.  привода.

1. Распределительный вал. Вращение распределительного вала приводит к своевременному открытию и закрытию клапанов газораспределительного механизма в зависимости от последовательности работы цилиндров двигателя, учитывая фазы газораспределения газов в механизме. Изготавливают распределительный вал из высокопрочной закаленной стали или чугуна. На валу ГРМ имеются опорные шейки и кулачки. Форма кулачков влияет на рабочие процессы распределения горючей смеси и газов, частоту и время открытия, закрытия клапанов. В торце распределительного вала ГРМ крепится звездочка (на которую устанавливается цепь) или шкив привода вала (на которую одевается ремень). Вал устанавливается в корпусе на подшипниках. В целях предотвращения осевых смещений распределительный вал имеет упорный фланец.

2. Толкатели. Толкатели – это детали газораспределительного механизма, которые служат для передачи усилий от кулачков распределительного вала к штангам коромысел. Толкатели изготавливают из высокопрочной стали или чугуна.

Виды толкателей: роликовые, цилиндрические, грибовидные.

Движение толкателей происходит в корпусах, закрепленных на блоке цилиндров или по направляющим.

3. Клапаны. Клапаны служат для подачи горючей смеси в цилиндры двигателя и вывода отработанных газов. Различают впускные и выпускные клапаны. Впускные служат для впуска горючей смеси, а выпускные клапаны служат для выпуска отработавших газов.

Конструкция клапана. Клапан состоит из стержня и головки. НА клапанной головке имеется кромка под 45 градусов для лучшего прилегания клапана. Впускной клапан отличается от выпускного диаметром. Выпускной клапан значительно больше по диаметру, чем впускной, так как объем отработавших газов превышает объем подающейся горючей смеси. Клапаны ГРМ установлены в головке блока цилиндров. Место их соединения называется седлом и имеет конусную форму. Для герметизации цилиндра предназначен клапанный механизм.  Для улучшения герметизации цилиндра проводят процесс под названием притирка клапанов. 

Впускные клапаны изготавливают из стали с хромистым покрытием, а выпускные клапаны из жаропрочной стали. Седла клапанов изготавливают из жаропрочного чугуна.

Движение стержней клапанов осуществляется по направляющим втулкам, которые изготавливаются из чугуна или стали. Направляющие соединены с головкой блока цилиндров. Клапаны оснащены внутренней и наружной пружинами. Пружины же крепятся с помощью тарелок, сухарей и шайб.  

Открытие клапанов осуществляется через усилие, которое передается от распределительного вала на клапан.

Газораспределительный механизм современных двигателей устроен таким образом, что на каждый цилиндр двигателя имеется по два клапана впуска и два клапана выпуска. Для снятия клапанов используют рассухариватели клапанов. 

4. Штанги

Штанги служат для передачи усилия от толкателей к коромыслам.  Штанги толкателей могут иметь  форму полых цилиндрических стержней со стальными наконечниками.

Штанги изготавливают из износостойкого алюминиевого сплава, крепятся с одной стороны к коромыслу, а с другой – к толкателю.

5. Коромысло

Коромысло служит для передачи усилия от штанги к клапанам. Коромысло выполнено в виде рычага с двумя плечами, который крепится на оси. При этом одно плечо длиннее, чем другое (возле штанги).

Коромысла изготавливают из прочной стали. Устанавливают коромысло на оси, которая крепится к головке цилиндров, на специальных втулках.  Втулки предназначены для уменьшения трения между осью и коромыслом.

6. Привод распределительного вала

Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала при помощи привода, который может быть, как мы говорили цепной, шестеренчатый, ременной.

 Скорость вращения распределительного вала в 2 раза меньше, чем скорость вращения коленчатого вала, что обеспечивается передаточным числом звездочки, либо размером шкива.

Таким образом, за два вращения коленчатого вала, распределительный вал совершит только одно вращение, что необходимо для осуществления одного рабочего цикла.

Часто встречается в обиходе автомобилистов такой термин, как тепловой зазор. 

Устройство десмодромного газораспределительного механизма

Для двигателей, конструкция ГРМ которых допускает использование пружин для закрывания клапанов, существует ограничение по максимальному количеству оборотов в минуту. При достижении значения в 9000 об/мин пружины не смогут обеспечить нужную скорость срабатывания, что неизбежно приведет к поломке двигателя.

Принцип десмодромного ГРМ заключается в использовании двух распределительных валов, один из которых производит открытие, а второй, закрытие клапанов. В таком двигателе нет ограничения на развиваемые обороты, ведь скорость срабатывания механизма напрямую зависит от скорости вращения коленвала.

Создание газораспределительного механизма с изменяемыми фазами стало возможным относительно недавно, с началом использования в двигателестроении бортовых компьютеров и электронных управляющих блоков. Система электромагнитных клапанов, меняющая режим работы согласно команд микропроцессора, позволяет снимать с двигателя мощность, приближающуюся к расчетной, при минимальном расходе топлива.

Классификация ГРМ

Современные автомобильные двигатели могут быть оснащены различными типами газораспределительных механизмов.

ГРМ классифицируется по четырем категориям:

1. По расположению распределительного вала – верхнее или нижнее расположение;
2. По количеству распределительных валов –  один (SOHC — Single OverHead Camshaft) или два (DOHC — Double OverHead Camshaft);
3. По числу клапанов – 2, 3, 4, 5;
4. По приводу распределительного вала – цепной, шестеренчатый и зубчато-ременный

Верхнее расположение вала в цилиндровой головке является самым распространенным и эффективным. Открытие и закрытие клапанов осуществляется от распределительного вала при помощи рычагов (толкателей) привода. Такое расположение распредвала способствует упрощению общей конструкции двигателя, уменьшению его массы, снижению инерционных сил.

Банда четырех для всех любителей быстрой езды

Великолепные инженеры копании Peugeot весьма любили погонять на дороге. Посовещавшись, они пришли к разработке теоретической части автомобильного мотора. В тот период времени, до того, как был создан мотор DOHC, обороты не доходили выше 2000. «Банда четырех» задумалась над тем, чтобы произвести мощный и быстрый, сложный и сверхэкономичный автомобильный двигатель, аналогов которому мир на тот момент еще не знал.

Основа устройства была предложена по идее Зуккарелли. По его мнению, необходимо было поменять некоторые конструктивные особенности, а именно поместить каждый распределительный вал над клапанами. Вследствие таких операций ненужные элементы конструкции просто отпадают. А для большей легкости клапанов, им предложено было взять четыре легких клапана, вместо двух более тяжелых. Такие особенности считались инновационными, но в полной мере позволили решить основные поставленные задачи.

Двигатель DOHC на странице в Википедии представлен двумя распределительными валами, помещенными в головку цилиндра и четырьмя клапанами для каждого цилиндра. Данная статья расскажет о создании и конструктивных особенностях двигателей DOHC — это несомненно будет интересно не только специалистам, но и вполне рядовым автолюбителям. Двигатель DOHC обладает распределительным валом, который размещается над рядами клапанов как над впускными, так и над выпускными. «Посредники» (коромысла, штанги, рокеры) в данном случае отсутствуют, поскольку их функции перераспределены между другими элементами нового мотора. А для легкости каждого клапана, сверху цилиндра устанавливается четыре, а не привычные два, легких клапана. Таким образом, когда обороты увеличатся, пружины будут принимать значительно меньше нагрузки — это существенно уменьшает их износ и продлевает жизнь мотору в целом.

Устройство газораспределительного механизма

Газораспределительный механизм состоит из:

1. распределительного вала;
2. толкателей;
3. клапанов;
4. коромысла;
5.  штанги;
6.  привода.

1. Распределительный вал. Вращение распределительного вала приводит к своевременному открытию и закрытию клапанов газораспределительного механизма в зависимости от последовательности работы цилиндров двигателя, учитывая фазы газораспределения газов в механизме. Изготавливают распределительный вал из высокопрочной закаленной стали или чугуна. На валу ГРМ имеются опорные шейки и кулачки. Форма кулачков влияет на рабочие процессы распределения горючей смеси и газов, частоту и время открытия, закрытия клапанов. В торце распределительного вала ГРМ крепится звездочка (на которую устанавливается цепь) или шкив привода вала (на которую одевается ремень). Вал устанавливается в корпусе на подшипниках. В целях предотвращения осевых смещений распределительный вал имеет упорный фланец.

2. Толкатели. Толкатели – это детали газораспределительного механизма, которые служат для передачи усилий от кулачков распределительного вала к штангам коромысел. Толкатели изготавливают из высокопрочной стали или чугуна.

Виды толкателей: роликовые, цилиндрические, грибовидные.

Движение толкателей происходит в корпусах, закрепленных на блоке цилиндров или по направляющим.

3. Клапаны. Клапаны служат для подачи горючей смеси в цилиндры двигателя и вывода отработанных газов. Различают впускные и выпускные клапаны. Впускные служат для впуска горючей смеси, а выпускные клапаны служат для выпуска отработавших газов.

Конструкция клапана. Клапан состоит из стержня и головки. НА клапанной головке имеется кромка под 45 градусов для лучшего прилегания клапана. Впускной клапан отличается от выпускного диаметром. Выпускной клапан значительно больше по диаметру, чем впускной, так как объем отработавших газов превышает объем подающейся горючей смеси. Клапаны ГРМ установлены в головке блока цилиндров. Место их соединения называется седлом и имеет конусную форму. Для герметизации цилиндра предназначен клапанный механизм.  Для улучшения герметизации цилиндра проводят процесс под названием притирка клапанов. 

Впускные клапаны изготавливают из стали с хромистым покрытием, а выпускные клапаны из жаропрочной стали. Седла клапанов изготавливают из жаропрочного чугуна.

Движение стержней клапанов осуществляется по направляющим втулкам, которые изготавливаются из чугуна или стали. Направляющие соединены с головкой блока цилиндров. Клапаны оснащены внутренней и наружной пружинами. Пружины же крепятся с помощью тарелок, сухарей и шайб.  

Открытие клапанов осуществляется через усилие, которое передается от распределительного вала на клапан.

Газораспределительный механизм современных двигателей устроен таким образом, что на каждый цилиндр двигателя имеется по два клапана впуска и два клапана выпуска. Для снятия клапанов используют рассухариватели клапанов. 

4. Штанги

Штанги служат для передачи усилия от толкателей к коромыслам.  Штанги толкателей могут иметь  форму полых цилиндрических стержней со стальными наконечниками.

Штанги изготавливают из износостойкого алюминиевого сплава, крепятся с одной стороны к коромыслу, а с другой – к толкателю.

5. Коромысло

Коромысло служит для передачи усилия от штанги к клапанам. Коромысло выполнено в виде рычага с двумя плечами, который крепится на оси. При этом одно плечо длиннее, чем другое (возле штанги).

Коромысла изготавливают из прочной стали. Устанавливают коромысло на оси, которая крепится к головке цилиндров, на специальных втулках.  Втулки предназначены для уменьшения трения между осью и коромыслом.

6. Привод распределительного вала

Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала при помощи привода, который может быть, как мы говорили цепной, шестеренчатый, ременной.

 Скорость вращения распределительного вала в 2 раза меньше, чем скорость вращения коленчатого вала, что обеспечивается передаточным числом звездочки, либо размером шкива.

Таким образом, за два вращения коленчатого вала, распределительный вал совершит только одно вращение, что необходимо для осуществления одного рабочего цикла.

Часто встречается в обиходе автомобилистов такой термин, как тепловой зазор. 

Как устроен ремень ГРМ

Приводной ремень представляет собой замкнутое кольцо, которое выполнено из технической резины. Некоторые модели имеют в составе полимерные нити. Использование резины позволяет добиться минимального уровня шумности.

На большей части двигателей внутреннего сгорания, используются зубчатые ремни.

Они эффективнее настраивают фазы газораспределительного механизма. Такой ремень имеет насечки-зубцы на внутренней поверхности кольца, которые обеспечивают надежное зацепление со шкивами распределительных валов и коленвала.

1. Зубец. 2. Лента.

Применяются следующие разновидности ремней:

• зубчатые;
• клиновые;
• поликлиновые.

Два последних типа применяются крайне редко. По сравнению с зубчатыми ремнями, они не дают достаточную надежность передачи усилия.

Каждый ремень имеет точные размеры по внутреннему диаметру. Ширина ленты также различается

Учитывать эти параметры важно, если нужно будет приобрести неоригинальное изделие.

Ремонт толкателей

К основным дефектам толкателей относится износ стержня и торцевой поверхности тарелки. Стержень толкателя восстанавливают шлифованием его на меньший ремонтный размер. Шлифуют стержни на токарном станке с супортно-шлифовальным приспособлением или на круглошлифовальном станке. При небольшом износе торцевой поверхности тарелки ее шлифуют, а при значительном износе поверхность тарелки наплавляют металлом газовой или электродуговой сваркой. Во избежание отпуска наплавку делают опуская стержень в водяную ванну.

В качестве присадочного материала можно использовать старые клапанные пружины.

После наплавки, не давая остыть металлу, толкатель быстро опускают в ванну с холодной водой и закаливают наплавленную поверхность. После закалки плоскость обрабатывают на наждачном точиле, а затем шлифуют на станке.

Как понять, что нужно менять ремень ГРМ

Расскажу про самые распространённые признаки замены ремня ГРМ.

Возраст ременного привода. В большинстве случаев срок эксплуатации ремня ГРМ определяется только пробегом транспортного средства

Но здесь важно понимать, что возраст детали тоже имеет значение. Если ремню 4-5 лет и более при небольшом пробеге, то эластичность детали ухудшается, и он покрывается трещинами
Поэтому тем автолюбителям, которые редко пользуются своей машиной, на эту деталь надо обратить особое внимание

Также очень рекомендую при покупке б/у автомобиля сразу менять ременной привод и ряд других деталей.

Неуверенный запуск мотора, падение его мощности
При высоком износе или слабом натяжении ремень может перескочить на несколько зубьев. В итоге ухудшится работа зажигания: топливо будет загораться раньше или позже, чем это необходимо. Это приведёт к затруднённому пуску ДВС, к сложному набору скорости автомобиля, появлению ощутимых вибраций в области мотора. Машина будет долгое время работать в неправильном режиме, что приведёт к самым разным неисправностям.

Появление дыма в выхлопной трубе. Это происходит из-за неполного сгорания топливной смеси в двигателе. Некоторая часть бензина будет поступать в систему выпуска, а это приведёт к увеличению температуры. Катализатор будет плавиться и разрушаться. Такая неисправность выявляется при визуальном осмотре: если выхлопная система при работе хлопает или идёт чёрный дым, то это указывает не неполное сгорание топлива или его переобогащение. Провисший привод ГРМ может быть виновником этой серьёзной неисправности.

Появление щелчков. При износе ремня ГРМ он начинает растрескиваться. При работе мотора появляются тикающие, щёлкающие звуки, которые идут из-под капотного пространства. Отмечу тот факт, что чем выше обороты мотора, тем чаще слышны эти звуки. Также щелчки и клацанье могут издавать водяная помпа или заклинившийся подшипник натяжного ролика.

Наличие подтеканий. При появлении масляных подтёках или течи иной жидкости под кожух ремня ГРМ, эти жидкости могут проникнуть на привод. Масло может течь из-под старого сальника коленвала, а охлаждающая жидкость из-за негерметичных стыков или шкива водяной помпы. Привод ГРМ будет изнашиваться всё сильнее (отслаиваться из-за воздействия влаги), что может привести к перескакиванию зубьев. А если в масло попадёт пыль, то зубья начнут изнашиваться гораздо быстрее. При износе шкива по зубьям будет неправильно перераспределяться нагрузка. В итоге у оснований зубьев появятся трещины, которые могут спровоцировать их отрыв. Рекомендовано заменить привод ГРМ и шкив.

Трещины на ремне ГРМ. Если у вас есть свободный доступ к приводу, то можно следующим способом осмотреть привод на наличие потёртостей или трещин. Поставьте авто на передачу, вывесите одно колесо, выверните свечи. При помощи рук плавно прокрутите коленвал, одновременно смотря на ремень ГРМ. Если вы заметили даже небольшие признаки его износа (даже если до регламентируемой замены далеко), следует незамедлительно его заменить. Скажу сразу, что 50% авторынка имеет поддельные ремни, поэтому после замены надо периодически проверять привод на наличие износа. К сожалению, визуально невозможно 100% понять степень износа. Даже если привод выглядит, как новенький, он тоже может порваться в любой момент.

Мотор не заводится, но стартер крутит. Это серьёзный признак поломки, означающий, что привод ГРМ порвался. При попытке завести мотор стартер будет работать, а двигатель будет «молчать». Это может означать, что отсутствует воспламенение топливной смеси в цилиндрах из-за загиба клапанов при их столкновении с поршнями. Здесь придётся полностью менять мотор, либо пытаться починить его в автосервисе. Ремонт потребует серьёзной суммы. Если же мотор не сломается, даже при обрыве ремня, то автомобиль не сможет сдвинуться с места – придётся вызывать автоэвакуатор до доставки в станцию технического обслуживания.

Из чего состоит ГРМ

Устройство газораспределительного механизма состоит из:

• одного или более распределительных валов;
• впускные клапаны с пружинами, направляющими втулками и крепежами;
• выпускные клапаны с пружинами, направляющими втулками и крепежами;
• привод распредвала;
• толкатели;
• штанги;
• коромысла;

Распределительный вал 4-х тактного двигателя внутреннего сгорания

Распредвал ДВС делается из стали высокой прочности с дополнительной закалкой или отливается из чугуна. На распределительном вале присутствуют опорные шейки и кулачки. Кулачки занимаются тем, что создают, именно, физическое давление на клапаны, от чего зависит порядок работы ДВС.

С торца распредвал оснащается цепной звездочкой для цепи (в случае, если двигатель с цепной передачей).

Распредвал ДВС вставляется в подшипник качения, который, в свою очередь, устанавливается на головке блока цилиндров. С торца корпуса подшипника устанавливается упорный фланец, который предупреждает осевой люфт (смещение по длине вала).

Толкатели

Толкатель относится к промежуточной детали, который передает усилие штангам клапана от кулачков распредвала. Толкатели, как и вал, изготавливаются из стали высокой прочности или отливкой чугуном.

Виды толкателей клапанов:

1. Грибовидные.
2. Роликовые.
3. Цилиндрические.

Толкатели осуществляют движение в специальных направляющих блока цилиндров или в корпусах прикрепленных к блоку.

Штанги

Штанги клапанов — это, также, промежуточные звенья, которые передают физическое усилие коромыслам от толкателей. Штанги — это пустотелые цилиндрические стержни с наконечниками из стали.

Материал для изготовления штанг клапанов — алюминиевый сплав. Штанги соединяются с толкателями и с коромыслами.

Коромысло или рокер ГРМ

Коромысло, он же рокер — это тот элемент в составе ГРМ, который толкает клапан, то есть является рычагом привода клапана. По виду, коромысло — это рычаг с разными длинами плеч, устанавливается на ось.

Материал для изготовления коромысел / роликовых рокеров — сталь высокой прочности. Монтируется коромысло в спецвтулку на оси, которая крепится на ГБЦ. Для уменьшения трения в паре коромысло-ось, между ними устанавливается защитная втулка.

Впускные и выпускные клапаны

Функция впускного клапана — подавать топливно-воздушную смесь (ТВС) в рабочую камеру сгорания цилиндра, а выпускного — выводить выхлопные газы.

Конструкция клапана проста, состоит из стержня и плоской головки, скошенной под углом 45 градусов. Диаметр головки в несколько раз больше диаметра стержня клапана.

Диаметр головки впускного клапана несколько больше диаметра головки выпускного клапана, потому что объем выхлопных газов больше объема подаваемой ТВС.

Место установки клапанов ГРМ — головка блока цилиндров. Клапан монтируется в седло, установленное в ГБЦ. Материал из которых делается седло клапана — жаропрочный чугун.

Материал впускного клапана — сталь с покрытием хрома (Cr).

Материал выпускного клапана — жаропрочная сталь.

В верхней части цилиндрического стержня клапана создан паз по периметру для установки сухарей, которые фиксируют пружину. Потому как клапан сам подняться не может, после того, как его опустил вниз кулачок распредвала. Для возврата клапана в исходное положение, на стержень клапана надеваются внутренняя и наружная пружины, которые фиксируются шайбами, сухарями в специальный паз. Подробнее об этом смотрите на видео этой статьи.

Клапаны движутся по направляющим втулкам, которые изготавливаются из стали или чугуна. Направляющие втулки соединены с ГБЦ.

Одним из элементов устройства ГРМ, который обеспечивает непопадание масла в цилиндр является колпак. Колпаки изготавливаются из резины, которая выдерживает агрессивную среду и быстро не изнашивается. Колпаки устанавливаются между стержнем клапана и направляющей втулкой.

В новых автомобилях, в основном, монтируют 16-ти клапанные двигатели внутреннего сгорания. Для каждого цилиндра устанавливаются по 2 клапана впуска и по 2 клапана выпуска.

Привод распредвала

Скорость вращения коленчатого вала ДВС в два раза больше вращательной скорости распределительного вала. Передача вращения от коленвала распредвалу ДВС осуществляется ремнем ГРМ или металлической цепью.

Один рабочий цикл равен одному впуску и одному выпуску клапанами, это происходит за один оборот распредвала, то есть за два оборота коленвала.

Причины обрывов ремня

Обрываются ремни ГРМ довольно часто, давайте рассмотрим причины, чтобы избежать подобных неприятностей:

• Незнание или игнорирование сроков замены, предписанных производителем
• Если нарушены правила эксплуатации
• Происходит разрушение из-за попадания смазки либо другой технической жидкости.
• Низкое качество изделия

Большинство водителей не знают сроки замены и не следуют рекомендациям производителей по сроку замены ремней. Многие и тосол с маслом менять забывают. А когда происходит обрыв в результате естественного и неизбежного износа, тут виноват сам хозяин машины.

Попадание масла, тоже распространенное явление, когда владелец не следит за мотором, небольшое подтекание сальника или просто небрежная доливка масла в мотор. Масло размягчает ремень и он начинает растягиваться и рваться.

Низкое качество тоже достойно упоминания, сегодня рынок наводнен подделками, и автомобильные запчасти тут в числе лидеров. Поэтому приобретайте ремни в фирменном магазине, а не в непонятном ларьке по дешевке, последствия вылезут боком.

Последствия обрыва ремня ГРМ

Основная задача ремня ГРМ – соединение распредвала и коленвала, позволяющее открывать и закрывать клапана синхронизировано с работой поршней. Ремень должен крутить распределительный вал со скоростью, ровно вдвое меньшей скорости прокручивания коленвала

Это важно для нормальной работы ДВС

Если ремень газораспределения

соскакивает или рвется, поршень гарантированно бьется в открытый клапан, сгибая его, что ведет к дорогостоящему ремонту мотора. Следует отметить, что двигатели с такими конструктивными особенностями устанавливаются на подавляющее большинство производимых сегодня автомобилей.

Проблема термического расширения

Устройство ГРМ обеспечивают нормальную работу двигателя, но при этом возникают определенные проблемы. Это касается термического расширения металла, из которого сделаны клапана, поскольку он подвергается воздействию высоких температур при сгорании топлива. При нагревании он удлиняется и не может плотно закрыть отверстие в цилиндре, что существенно снижает компрессию. Чтобы клапан удлинялся не в цилиндр, а вверх, между тарелкой и кулачком или рокером и кулачком делается тепловой зазор в 0,2 мм. Этот зазор выставляется и проверяется специальным щупом, а регулируется винтом или болтом.

В современных двигателях для борьбы с тепловым расширением используются другие детали газораспределительного механизма – гидрокомпенсаторы. В этом случае регулировка клапанов не потребуется, зазор выставляется и регулируется автоматически. Если гидрокомпенсатры начинают постукивать, это говорит о проблемах в их работе, поскольку они не успевают выбирать зазоры. Основные причины появления такой проблемы – поломка самого гидрокомпенсатора, который подлежит замене, реже засор или плохая работа системы смазки.