Чем различаются конструкции грм разных типов

Чем различаются конструкции грм разных типов

Газораспределительный механизм (ГРМ) является узлом, обеспечивающим открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя в определенный момент времени. Основная задача ГРМ заключается в своевременной подаче топливовоздушной смеси в камеру сгорания и выпуск отработавших газов.

В состав газораспределительного механизма входят следующие основные элементы:

• Распределительный вал.В зависимости от конструкции ГРМ распредвал может устанавливаться в головке блока цилиндров или в картере двигателя (такая компоновка не применяется на современных двигателях). 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 имеет строго определенную геометрию, поскольку от этого зависит длительность и степень открытия клапана. Также кулачки выполнены разнонаправленными, чтобы обеспечивать попеременную работу цилиндров.

• Привод ГРМ. Крутящий момент от коленчатого вала передается через привод на распределительный вал. Шестерня коленвала в два раза меньше шестерни распредвала. Таким образом, коленчатый вал вращается в два раза быстрее. Как правило привод ГРМ делят на два типа: цепной привод и ременной привод, однако встречается шестеренчатый тип привода.

• Впускные и выпускные клапаныкак правило отличаются по конструкции и размеру. Впускной изготавливается цельной деталью. Также он имеет больший диаметр тарелки для обеспечения лучшего наполнения цилиндра. Выпускной часто изготавливают из жаропрочной стали и с полым стержнем для лучшего охлаждения, так как в работе он подвергается более высоким температурам. Внутри полости находится натриевый наполнитель, который легко плавится и отводит часть тепла от тарелки к стержню. На тарелках клапанов сделаны специальные фаски, которые обеспечивают более плотное прилегание к отверстиям в головке блока цилиндров. Это место называется седлом клапана.

Кроме самих клапанов, в механизме предусмотрены дополнительные элементы:

• Пружины. Возвращают клапаны в исходное положение после нажатия.
• Маслосъемные колпачки. Уплотнители, которые не допускают попадания масла в камеру сгорания по стержню клапана.
• Направляющая втулка. Устанавливается в корпус ГБЦ и обеспечивает точное движение клапана.
• Сухари. С их помощью пружина крепится на стержне клапана.

• Толкатели. Через толкатели передается усилие от кулачка распредвала на стержень клапана. Толкатели бывают разных видов (механические (стаканы или шайбы), роликовые, гидрокомпенсаторы).

• Коромысло или рычаги. Простое коромысло представляет собой двуплечный рычаг, который совершает качательные движения. В различной компоновке коромысла могут работать по-разному.

• Системы изменения фаз газораспределения. Данные системы могут иметь различную конструкцию и устанавливаются не на все двигатели. Работу таких систем мы рассмотрим в отдельной статье.

Основная задача газораспределительного механизма — это вовремя открыть и закрыть клапана на определенный промежуток времени. Соответственно на такте впуска открываются впускные, а на такте выпуска — выпускные. Технически это происходит следующим образом: Коленчатый вал передает крутящий момент посредством привода на распределительный вал. Кулачок на распределительном валу нажимает на толкатель или коромысло. Клапан перемещается внутрь камеры сгорания, открывая доступ свежему заряду или отработавшим газам. После того как кулачок проходит активную фазу воздействия, клапан возвращается на место под действием пружины. За полный рабочий цикл распредвал совершает 2 оборота, попеременно открывая клапана в каждом цилиндре. Например, при схеме работы 1-3-4-2 в один и тот же момент времени в первом цилиндре будут открыты впускные клапаны, а в четвертом выпускные. Во втором и третьем клапаны будут закрыты.

Типы ГРМ

Двигатели могут иметь различную компоновку газораспределительного механизма:

По расположению распределительного вала.

Существуют два типа положения распредвала: нижнее; верхнее. При нижнем расположении распредвал находится в блоке цилиндров рядом с коленчатым валом. Данный тип расположения на современных моторах не применяется. При верхнем положении распредвал находится в головке блока цилиндров (ГБЦ) непосредственно над клапанами. При таком положении могут быть реализованы различные варианты воздействия на клапаны: через толкатели, коромысла или рычаги.

По количеству распределительных валов.

На рядных двигателях могут быть установлены один или два распределительных вала. Моторы с одним распредвалом имеют аббревиатуру SOHC (Single Overhead Camshaft), а с двумя — DOHC (Double Overhead Camshaft). При двухвальной конструкции — один вал отвечает за открытие впускных, а другой за открытие выпускных клапанов. В двигателях c V-образной компоновкой используются два или четыре распредвала, по одному или по два на каждый ряд цилиндров соответственно.

По количеству клапанов.

От количества клапанов на один цилиндр будет зависеть количество и форма распредвалов и количество кулачков на них. Клапанов может быть два, три, четыре или пять. Самый простой вариант с двумя клапанами: один работает на впуск, другой на выпуск. В трехклапаном двигателе два работают на впуск и один на выпуск. При четырех клапанах: два на впуск и два на выпуск. Пять клапанов: три на впуск и два на выпуск. Чем больше клапанов на впуске, тем больше объем поступающей топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Повышается мощность и динамика двигателя. Наиболее часто встречается схема с четырьмя клапанами на цилиндр.

По типу привода.

Различают три типа привода распределительного вала:

• Шестеренчатый. Главное преимущество такого привода – надежность. Однако применяется такой тип привода редко.
• Цепной. Этот привод считается более надежным. Но использование цепи требует особых условий. Для гашения колебаний устанавливаются успокоители, а натяжение цепи регулируется натяжителями. В зависимости от количества валов могут применяться несколько цепей. Ресурса цепи хватает в среднем на 150-200 тысяч километров пробега. Главной проблемой цепного привода считается поломка натяжителей, успокоителей или разрыв самой цепи. При плохом натяжении цепь может перескакивать между зубьев в ходе работы, что приводит к нарушению фаз газораспределения и повреждению клапанного механизма.
• Ременный. Ременный привод не требует смазки, в отличие от цепного. Ресурс ремня также ограничен и в среднем он равен 60-90 тысячам километров пробега. Для лучшего сцепления и надежности используются зубчатые ремни. Такой привод более прост. Разрыв ремня при работающем двигателе приведет к тем же последствиям, что и при разрыве цепи. Главными преимуществами ременного привода является простота эксплуатации и замены, дешевизна и бесшумная работа.

От правильной работы всего газораспределительного механизма зависит работа двигателя, его динамика и мощность. Чем больше количество и объем цилиндров, тем сложнее будет устройство ГРМ.

При написании статьи использовались материалы портала ТехАвтоПорт

Газораспределительный механизм

Нормальная работа двигателя возможна только в том случае, если подача топливно-воздушной смеси в цилиндры и удаление отработанных газов производится в строго определенные моменты времени. Именно для решения этой задачи предназначен газораспределительный механизм (ГРМ), о котором пойдет речь в этой статье.

Назначение ГРМ

В любом двигателе — будь то двухтактный или четырехтактный, бензиновый или дизельный — подача топливно-воздушной смеси в цилиндры (или отдельно воздуха и топлива в случае дизеля), воспламенение топлива и выпуск отработанных газов происходят только при определенном положении поршня. Это довольно трудная задача, и для ее решения в двигателе предусмотрена отдельная система — газораспределительный механизм, или ГРМ.

Название ГРМ точно передает его назначение: эта система осуществляет распределение газов — топливно-воздушной смеси и отработанных газов — по цилиндрам в строго определенные моменты. Поэтому от работы ГРМ зависит работа всего двигателя, а также его основные характеристики — мощность, частота вращения коленвала, стабильность работы и другие.

Классификация ГРМ

Реализовать газораспределение можно разными способами, и мысль конструкторов моторов двигалась в нескольких направлениях. Поэтому сегодня существует несколько типов и видов ГРМ, которые, выполняя одну функцию, отличаются многими деталями.

Можно выделить два основных типа двигателей с ГРМ, имеющих принципиальные отличия друг от друга:

— Двигатели с нижним расположением распределительного вала — в блоке цилиндров;
— Двигатели с верхним расположением распределительного вала — в головке блока цилиндров.

Нижневальные моторы имели широкое распространение в прошлом, а сейчас новые модели автомобилей, на которых установлены такие двигатели, можно в буквальном смысле слова пересчитать по пальцам одной руки. Верхневальные моторы, напротив, почти полностью заняли современный автомобильный рынок и еще многие десятилетия будут удерживать свои позиции.

В свою очередь, двигатели с нижним расположением распредвала можно разделить на три вида:

— С нижним расположением клапанов (все клапаны установлены в блоке цилиндров). Использовались до 50-х годов прошлого века, сегодня не производятся;
— Со смешанным расположением клапанов (впускные клапаны — в головке блока цилиндров, выпускные — в блоке цилиндров). Использовались вплоть до 70-х годов прошлого века;
— С верхним расположением клапанов (все клапаны установлены в головке блока цилиндров). Этот вид моторов все еще широко применяется в грузовых автомобилях, а также на тяжелой технике, в том числе железнодорожной. В легковых авто эти двигатели применялись вплоть до 1970-х годов.

Двигатели с верхним расположением распределительного вала также делятся на два основных вида и несколько разновидностей:

— SOHC — двигатели с одним распределительным валом. Делятся на три разновидности в зависимости от привода клапанов — с коромыслами, рычагами и толкателями;
— DOHC — двигатели с двумя распределительными валами. Делятся на несколько разновидностей в зависимости от количества клапанов на цилиндр — 2, 3, 4 или 5.

В наше время легковые автомобили разных классов чаще всего оснащены двигателями с верхним расположением распределительного вала, построенными по схеме DOHC.

Ограниченное распространение (на некоторых моделях топовых спортивных автомобилей и мотоциклов) получил ГРМ, построенный по десмодромной схеме. В этом механизме применяются два распределительных вала, однако они, в отличие от традиционных двигателей, обеспечивают принудительное открытие и закрытие клапанов без использования пружин. Благодаря такой схеме решается проблема «зависания» клапанов вследствие инерционности пружины и удается развить обороты свыше критических 9000 об/мин.

Устройство и работа ГРМ

Любой газораспределительный механизм четырехтактных двигателей, независимо от типа и вида, имеет несколько основных частей:

— Клапанная группа;
— Привод клапанов;
— Распределительный вал (или валы);
— Привод вала.

Клапанная группа состоит из впускного и выпускного клапанов, пружин, которые удерживают клапаны в закрытом положении, и направляющих втулок. Наиболее важная деталь — клапан, который состоит из тарелки (или головки) и стержня. Тарелки клапанов имеют разные диаметры: у впускного — больше, у выпускного — меньше. Это обеспечивает лучшее перемешивание топливно-воздушной смеси и ее распределение в цилиндре.

Привод клапанов у разных видов двигателей отличается. Это могут быть коромысла, рычаги или толкатели, а в двигателях с нижним расположением распределительного вала присутствуют и штанги, передающие усилие от кулачков вала к коромыслам. Во многих современных двигателях для компенсации температурного расширения стержня клапанов используются гидрокомпенсаторы.

Распределительный вал — это именно та деталь, которая отвечает за фазы газораспределения. На валу расположены кулачки особой формы, которые при вращении открывают клапаны. Причем каждый кулачок имеет свое особое расположение и приводит в движение только один клапан.

Привод распредвала — механизм, обеспечивающий вращение вала, синхронное с вращением коленчатого вала двигателя. С одной стороны распредвала жестко установлена шестерня, которая посредством ременной или цепной передачи связана с шестерней, установленной на коленчатом валу. Диаметры шестерен подобраны таким образом, чтобы распредвал вращался вдвое медленнее коленвала.

Принцип работы ГРМ очень прост и понятен. Главный принцип в газораспределении — всегда, в каждый момент времени, обеспечивать жестко связанное относительное положение поршней, коленчатого вала, распределительного вала и клапанов. Любое, даже незначительное, смещение одних элементов относительно других приводит к нарушению фаз газораспределения и к ухудшению работы двигателя.

Традиционно схема фаз газораспределения и положение деталей ГРМ и двигателя сводится к следующему. Открытие впускного клапана производится с некоторым опережением достижения поршня своей верхней мертвой точки, то есть еще до конца такта выпуска. В это время открыт и выпускной клапан, поэтому обеспечивается лучшая продувка цилиндра от отработанных газов. Закрытие впускного клапана производится несколько позже пересечения поршня нижней мертвой точки. В дальнейшем оба клапана закрыты, происходит сжатие, воспламенение топливно-воздушной смеси и рабочий ход. Открытие выпускного клапана производится с опережением достижения поршня НМТ, а закрытие — уже после прохождения ВМТ. Таким образом, цикл замыкается и начинается снова.

За один рабочий цикл коленвал двигателя совершает два полных оборота, а распредвал — всего один. Именно поэтому шестерня коленчатого вала имеет вдвое больший диаметр, чем шестерня коленчатого вала.

Газораспределительный механизм — одна из важнейших систем двигателя, поэтому необходимо обеспечивать ее точную настройку и регулярно проводить техническое обслуживание. В противном случае двигатель будет доставлять массу проблем автовладельцу.

Типы ГРМ

Среда, 12 июля 2017

Механизм DOHC Выглядит такая система практически так же, как и SOHC, а отличается вторым распредвалом, установленным рядом с первым. Один распределительный вал отвечает за приведение в действие впускных клапанов, второй, естественно, выпускных. Система не идеальна, и обладает, конечно же, своими недостатками и достоинствами, подробное их описание выходит за рамки этой статьи. Изобрели DOHC в конце прошлого века, и после этого не меняли. Стоит отметить, что вторым распределительным валом существенно усложняется и удорожается конструкция такого двигателя. Но за то, такой двигатель расходует меньше топлива за счет лучшего наполнения цилиндров, после которого из них уходят почти все выхлопные газы. Появление такого механизма существенно увеличило КПД двигателя.

Механизм OHV Выше по тексту уже рассматривался такой тип двигателей (нижневальный). Придумали его в начале прошлого века. Распредвал в нем располагают внизу – в блоке, а для приведения действия клапанов используются коромысла. Из преимуществ такого двигателя можно выделить более простое устройство ГБЦ, что позволяет V-образным нижневальным двигателям уменьшить их размеры. Повторим и минусы: малое число оборотов, большая инерционность, малый крутящий момент и слабая мощность, невозможность использовать четыре клапана на цилиндр (за исключением очень дорогих автомобилей). Подведем итог Описанные выше механизмы не являются исчерпывающим списком. Моторы, раскручивающиеся более чем 9 тысяч оборотов, например, не используют пружины под клапанными тарелками, и в таких двигателях один распредвал отвечает за открытие клапана, а второй – за закрытие, что позволяет системе не зависать на оборотах выше 14 тысяч. В основном такая система используется на мотоциклах с мощностью выше 120 л.с. Видео о том как работает ГРМ и из чего он состоит:

Последствия обрыва ремня ГРМ на Лада Приора:

Замена ремня ГРМ на примере Форд Фокус 2:

2016-02-16 Типы ГРМ: плюсы и минусы

Автомобиль представляет собой сложную техническую конструкцию с множеством взаимодействующих между собой частей. Одним из важных узлов любого автомобиля является газораспределительный механизм — ГРМ. Устройство привода ГРМ может быть выполнено в виде шестерни, являющейся частью коленчатого вала, посредством ремня либо привода, изготовленного из цепи. Таким образом, привод ГРМ подразделяется на несколько типов.

Ременный привод

Отличается эластичностью, дешевизной в производстве и обслуживании, а также малой шумностью в сравнении с конкурентами, является самым распространенным типом ГРМ на серийных легковых автомобилях. К несомненным плюсам относится большая распространенность ремня ГРМ , вследствие чего данный тип обладает более высокой ремонтопригодностью в сравнении с остальными. Малая шумность увеличивает акустический комфорт водителя.

Как и любой механизм, данный тип привода ГРМ не лишен своих, порою существенных недостатков. Ременный привод отличается нестабильной работой при недостаточном уходе за механизмом натяжения, вследствие чего возможны проблемы при запуске двигателя, уменьшение номинальной мощности силового агрегата, так как происходит смещение фаз. Все эти проблемы могут негативно сказаться на работе двигателя. На большинстве моделей легковых автомобилей при выходе из строя ременного привода ГРМ (то есть при его обрыве) загибает клапана двигателя, это является существенным недостатком данного типа привода, так как влечет за собой дорогостоящий и трудоемкий ремонт.

Цепной привод

Цепь ГРМ отличает более высокая надежность по сравнению с ременным и приводом через шестерню от коленчатого вала. Превосходство в надежности достигается за счет использования натяжителя, действующего с большим усилием по сравнению с ремнем. Обслуживание цепного привода производится достаточно редко, что положительным образом сказывается на стоимости владения автомобилем. Цепной привод обладает большим ресурсом надежности в сравнении с ременным.

К явным отрицательным сторонам данного типа привода ГРМ относится его шумная работа, в связи с этим мировые производители постепенно отказываются от производства автомобилей с данным типом привода ГРМ, несмотря на все его неоспоримые достоинства.

Привод ГРМ шестерней от коленчатого вала двигателя.

На сегодняшний день этот тип ГРМ практически не применяется в массовом производстве. Однако на дорогах все еще можно встретить достаточно много автомобилей, в основном старых, использующих его. Уход от такого типа привода был связан с изменением конструкции самого двигателя, его эволюцией, в связи с чем этот механизм перестали применять в серийном производстве.

Устройства ГРМ различаются не только по типам привода, но и по разновидностям самой его конструкции. Самое большое распространение получили два типа газораспределительных механизмов — это SOHC и DOHC.

Система SOHC имеет конструктивные особенности по сравнению с DOHC. К таковым у системы SOHC относится наличие всего одного распределительного вала, что дает как преимущества, так и недостатки. К положительным сторонам данной системы относится более тихая работа двигателя, что положительно сказывается на комфорте, а также, в силу простой конструкции, делает привод данной системы более ремонтопригодным и повышает надежность всего узла.

Недостаток данного типа привода относится к двигателям, оснащенным четырьмя клапанами на один цилиндр, и заключается в высокой нагрузке, которой подвергается распределительный вал , что может привести к негативным последствиям: дорогостоящая деталь выходит из строя в силу своей хрупкости.

Тип механизма ГРМ DOHC в своей конструкции применяет два распределительных вала, что дает такие преимущества, как меньший расход топлива, увеличенная мощность по сравнению с конкурентной системой. Однако и данный тип не лишен недостатков. К таковым относится меньшая ремонтопригодность и более высокая стоимость в результате усложнения конструкции, однако на фоне положительных черт данные минусы нивелируются.

На Avto.tatar Вы можете найти автосервисы – специализация которых « замена ГРМ в Казани «. Чтобы помочь другим автовладельцам — оставьте свой отзыв.