Газораспределительный механизм двигателя

Газораспределительный механизм (ГРМ) 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.

Устройство газораспределительного механизма показано на рис. 2.12.



Распределительный вал на большинстве двигателей легковых автомобилей установлен на головке блока цилиндров. Его образуют кулачки (эксцентрики), количество которых соответствует количеству клапанов двигателя, т.е. каждый кулачок работает только со своим конкретным клапаном. При вращении распределительного вала его кулачки воздействуют через рычаги на клапаны или непосредственно на клапаны через толкатели (помните, ранее мы говорили, что клапаны похожи на гвозди с большими шляпками).



Этим обеспечивается своевременное (согласованное с положением поршней в цилиндрах) открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов.

Вы уже поняли, что для открытия и закрытия клапанов распределительный (он же кулачковый) вал должен повернуться на определенный угол.

Распределительный вал в двигателях большинства автомобилей получает вращение от коленчатого вала самым «примитивным» образом: либо с помощью цепной передачи (рис. 2.13), либо зубчатым ремнем (рис. 2.14), натяжение которых можно отрегулировать специальными устройствами.







Преимущества ременного привода заключаются в низкой шумности его работы, простоте установки, отсутствии смазки, упрощении конструкции двигателя и снижении его массы. Натяжение в цепном приводе регулируется подпружиненным плунжером, а ремня - роликом. В настоящее время большинство автомобильных двигателей оснащают ременным приводом распределительного вала.

Итак, распределительный вал, получив вращение от коленчатого вала, поворачивается. В результате его кулачок набегает на рычаг или непосредственно на толкатель, который нажимает на стержень подпружиненного клапана и, преодолев сопротивление пружины, открывает его (рис. 2.15). При дальнейшем вращении распределительного вала кулачок сбегает с рычага (толкателя) и под воздействием пружины клапан закрывается (рис. 2.16). На наших рисунках показано, что кулачок воздействует на клапан непосредственно через толкатель.







Существуют двигатели, каждый цилиндр которых имеет два впускных и два выпускных клапана. В этом случае чаще всего впускными клапанами управляет один кулачковый вал, а выпускными - другой (рис. 2.17).



В любом случае кулачки на распределительном валу размещены относительно друг друга определенным образом, и вращение коленчатого и распределительного валов согласовано так, что впускной клапан открывается в начале такта впуска (поршень в цилиндре находится в ВМТ), а выпускной - в начале такта выпуска (поршень в цилиндре находится в НМТ).

Моменты открытия и закрытия клапанов в соответствии с углом поворота коленчатого вала двигателя и, естественно, одновременным перемещением поршня от ВМТ к НМТ и наоборот символизируют дуги окружности на диаграмме фаз газораспределения (см. рис. 2.17). Те, кому интересны подробности, могут рассмотреть эту диаграмму и обратить внимание на то, что, например, впускной клапан открылся несколько раньше, чем поршень достиг ВМТ (самая верхняя часть диаграммы). Это сделано специально для лучшего наполнения цилиндров рабочей смесью. А теперь взгляните на нижнюю часть диаграммы и вы увидите, что выпускной* клапан также открывается несколько раньше, чем поршень доберется до НМТ. Это необходимо для лучшей очистки от отработавших газов. В результате впускной клапан начинает открываться в тот момент, когда выпускной клапан еще полностью не закрылся. Такое положение клапанов называется их перекрытием. Во время тактов сжатия или рабочего хода оба клапана в цилиндре надежно закрыты.



Тепловой зазор между рычагом или толкателем и кулачком распределительного вала регулируется на холодном двигателе. При этом клапан, у которого регулируется тепловой зазор, должен быть закрыт (см. рис. 2.16).

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 he успеет закрыться в нужный момент либо из-за теплового удлинения его ножки останется приоткрытым. Все это приведет к снижению мощности двигателя, ведь если клапан не закрыт, то при такте сжатия мы не получим необходимого давления в цилиндре. При длительной эксплуатации в таких условиях произойдет прогар клапана и двигатель выйдет из строя. Прогар возникает потому, что часть рабочей смеси будет сгорать за пределами цилиндра, попав туда через приоткрытый клапан. При этом она будет обжигать расположенную там часть клапана, которая не рассчитана на такую температуру. 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 нарушение регулировки выпускного клапана затруднит очистку цилиндров от отработавших газов. При эксплуатации двигателя необходимо постоянно следить за натяжением цепи или зубчатого ремня привода распределительного вала. Кроме того, владельцам автомашин с двигателями, в которых установлен ременный привод распределительного вала, следует периодически проверять не только натяжение, но и состояние ремня, чтобы не опоздать с его заменой. Обрыв ремня при работающем двигателе не только обездвижит автомобиль, но и может привести к серьезной поломке двигателя.