Газораспределительный механизм (ГРМ) - совокупность деталей и узлов, обеспечивающих открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя в определенный момент времени. Основная задачаГРМ: своевременная подача топливовоздушной смеси или топлива (в зависимости от типа мотора) в камеру сгорания и выпуск отработавших газов. Для выполнения поставленной задачи работает целый комплекс механизмов, часть этих механизмов управляется посредством электроники.
Устройство ГРМ
В современных моторах газораспределительный механизм находится в головке блока цилиндров двигателя. В его состав входят следующие основные элементы:
1. Распределительный вал.
Это деталь сложная по конструкции, изготавливаемая из прочной стали или чугуна с высокоточной обработкой. В зависимости от конструкции ГРМ распредвал может устанавливаться в головке блока цилиндров или в картере двигателя (такая установка сейчас не применяется). Это основная деталь, которая отвечает за последовательное открытие и закрытие клапанов.
На валу имеются опорные шейки и кулачки, которые и толкают стержень клапана или коромысло. Форма кулачка строго геометрична, Так как от этого зависит длительность и степень открытия клапана. Также все кулачки разнонаправленные, для обеспечения попеременной работы цилиндров.
2. Привод.
Крутящий момент от коленчатого вала передается через привод на распредвал. Приводы бывают разными в зависимости от конструктивного решения. Шестерня коленчатого вала в два раза меньше шестерни распределительного вала. Благодаря этому коленвал вращается в два раза быстрее. В зависимости от типа привода в его состав входят: цепь или ремень, шестерни валов, натяжитель (натяжной ролик), успокоитель и башмак.
3. Впускные и выпускные клапаны.
Эти клапаны находятся в головке блока цилиндров и представляют собой стержни с плоской головкой на одном конце, которая называется тарелкой.
Впускные и выпускные клапаны отличаются конструктивно. Впускной изготавливается цельной деталью, а также он имеет больший диаметр тарелки, для того чтобы улучшить наполнение цилиндра свежим зарядом.
Выпускной клапан изготавливается из жаропрочной стали, а также с полым стержнем для лучшего охлаждения, так как в работе он подвергается более высоким температурам. Внутри полости стержня находится натриевый наполнитель, который легко плавится для отвода части тепла от тарелки к стержню.
На тарелках клапанов сделаны специальные фаски, которые нужны для более плотного прилегания к отверстиям в головке блока цилиндров. Это место называется седлом. Также, по мимо себя, в механизме предусмотрены дополнительные элементы, обеспечивающие его правильную и стабильную работу:
· Пружины. Возвращают клапаны в исходное положение после нажатия.
· Маслосъемные колпачки. Специальные уплотнители, недопускающие попадания масла в камеру сгорания по стержню клапана.
· Направляющая втулка. Обеспечивает точное движение клапана.
· Сухари. С помощью сухарей пружина крепится на стержне клапана.
4. Толкатели.
Через толкатели передается усилие от кулачка распредвала на стержень. Их изготавливают из высокопрочной стали. Есть разные виды: механические (стаканы), роликовые, гидрокомпенсаторы. Тепловой зазор между механическими толкателями и кулачками распредвала приходится регулировать вручную. Гидрокомпенсаторы или гидротолкатели автоматизированы и поддерживают нужный тепловой зазор не требуя регулировки.
5. Коромысло или рычаги.
Простое коромысло - это двуплечный рычаг, который совершает качательные движения. В различной компоновке коромысла могут работать по-разному.
Принцип работы
Работу газораспределительного механизма нельзя рассматривать отдельно от рабочего цикла двигателя. Основная задача ГРМ – это вовремя открыть и закрыть клапана на определенный промежуток времени. Соответственно на такте впуска открываются впускные, а на такте выпуска – выпускные. То есть фактически механизм должен реализовывать рассчитанные фазы газораспределения.
Технически это происходит в следующей последовательности:
1. Коленвал передает крутящий момент посредством привода на распределительный вал.
2. Кулачок на распредввале нажимает на толкатель или коромысло.
3. Клапан перемещается в камеру сгорания, открывая доступ свежему заряду или отработавшим газам.
4. После того как кулачок проходит активную фазу воздействия, клапан возвращается на место под действием силы пружины.
Стоит также отметить, что за один рабочий цикл распределительный вал совершает всего 2 оборота, попеременно открывая клапана в каждом цилиндре, по порядку их работы.