Газораспределительный механизм

Виды и общее устройство газораспределительных механизмов

Виды газораспределительных механизмов:

1. С нижним расположением распределительного вала (OHV)

2. С верхним расположением распределительного вала (OHC)

Газораспределительный механизм со схемой OHV (рисунок 1), как правило, состоит из распределительного вала, толкателей, коромысел и клапанной группы.

Рисунок 1 – Газораспределительный механизм схемы OHV

Механизм привода клапанов в случае схемы OHV получается самым длинным по сравнению с остальными вариантами, так как распределительный вал располагается в блоке-картере. Преимуществом является простой и надёжный привод распределительного вала (зубчатый). Недостатком является инерционность такого механизма газораспределения, что сильно ограничивает максимальные обороты коленчатого вала двигателя и, следовательно, мощность. Двигатели этой схемы, как правило, низкооборотные и относительно тихоходные, но с гибкой моментной характеристикой. Если не используются гидравлические толкатели, такой двигатель будет одним из наиболее шумных по сравнению с остальными схемами.

Газораспределительный механизм со схемой OHC (SOHC, DOHC) может иметь различные конструкции.

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке блока цилиндров (Overhead Camshaft; так же, SOHC – Single OverHead Camshaft).

В зависимости от конкретной конфигурации привода клапанов, выделяют следующие конструкции:

1. Привод клапанов коромыслами (Москвич-412, старые модели BMW, Honda) – клапаны расположены по бокам от распределительный вала (обычно, V-образно), приводятся в движение насаженными на общую ось коромыслами, одни концы которых толкаются кулачками вала, а другие приводит в движение стержни клапанов.

2. Привод клапанов рычагами (ВАЗ-2101, -07, …) – распределительный вал над расположенными в ряд клапанами, приводит их посредством рычагов, опирающихся на шаровую опору, толкая их кулачками примерно посередине.

3. Приводом клапанов толкателями (рисунок 2) (ВАЗ-2108, многие высокооборотные двигатели) – очень простой механизм с минимальной инерцией деталей, в котором распределительный вал расположен прямо над клапанами, расположенными тарелками вниз, и приводит их в движение через цилиндрические толкатели.

Рисунок 2 – Газораспределительный механизм схемы SOHC с толкателями

Двигатель с двумя распределительными валами в головке блока цилиндров (Double OverHead Camshaft – DOHC).

При этом существуют две серьёзно различающиеся разновидности этого механизма, отличающиеся количеством клапанов:

1. DOHC с двумя клапанами на цилиндр. В головке цилиндров расположены два распределительных вала, один из которых приводит впускные клапаны, второй – выпускные. Эта схема применялась в 1960 – 1970 годах на высокопотенциальных двигателях таких автомобилей, как «Fiat 125», «Jaguar», «Alfa Romeo», а также опытном двигателе гоночных автомобилей «Москвич-412Р», «Москвич-Г5» и в легковых автомобилях, также легких коммерческих, концерна «Ford» для Еропейского рынка, вплоть до 1994 года. В настоящее время не применяется, так что применительно к ней это название следует считать устаревшим.

2. DOHC с четырьмя и более клапанами на цилиндр (рисунок 3). Два распределительных вала, каждый из которых приводит свой ряд клапанов. Как правило, один распределительный вал толкает два впускных клапана, другой – два выпускных. Привод клапанов, как правило, толкателями. Схема даёт большое преимущество по мощностной отдаче.

Рисунок 3 – Газораспределительный механизм схемы DOHC с толкателями

Распределительные валы газораспределительных механизмов схем SOHC или DOHC, приводятся в движение зубчатым ремнем или цепью.

4.1 Особенности конструкции деталей газораспределительных механизмов

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня.

Диаметр головки впускного клапана больше, чем выпускного. Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали; выпускные клапаны (или их головки) – из жаростойкой стали. Вставные седла клапанов, запрессованные в головку или блок цилиндров, изготовляют из жаростойкого чугуна. На рабочую поверхность головки выпускных клапанов иногда наплавляют жаростойкий сплав. Для лучшего охлаждения внутреннюю полость некоторых выпускных клапанов заполняют металлическим натрием. Рабочая поверхность головки клапана (фаска) обычно имеет угол 30°…45°. Фаску головки клапана тщательно обрабатывают и притирают к седлу. Стержень клапана имеет выточку, в которую вставляют сухарики для крепления упорной шайбы пружины клапана. Стержни клапанов перемещаются в направляющих втулках – чугунных или металлокерамических. Клапан прижимается к седлу одной или двумя пружинами. При двух пружинах направление их витков должно быть различным, чтобы при поломке одной из них ее витки не могли попасть между витками другой.

Толкатели служат для передачи движения от кулачка распределительного вала к клапану или штанге.

Толкатели могут быть:

- с плоской опорной поверхностью;

- со сферической опорной поверхностью;

- роликовые толкатели;

- гидравлические толкатели (без зазора в клапанном механизме).

Толкатели изготавливаются из стали или чугуна; стальные толкатели имеют наплавленную чугунную пятку, соприкасающуюся с кулачком. Рабочие поверхности толкателей подвергают термообработке до высокой твёрдости закаливаются, наплавляют эти поверхности отбеленным хромомолибдёновым чугуном, обладающим высокой износоустойчивостью. Толкатели изготовляют пустотельными для уменьшения массы.

Коромысло изменяет направление передаваемого движения в приводе к клапану.

Коромысло устанавливают в головке блока цилиндров на полых осях, которые могут быть индивидуальными или может быть одна общая ось с использованием распорных пружин, прижимающих коромысла к стойкам.

Коромысло изготовляют из стали или чугуна. Плечо коромысла со стороны клапана длиннее, чем со стороны штанги толкателя. Это позволяет уменьшить высоту подъема толкателя и штанги. В отверстие коромысла запрессована бронзовая втулка.

Штанга передаёт усилие от толкателя к коромыслу.

Штанги должны быть достаточная жесткость при минимальном весе и иметь высокую износостойкость рабочих поверхностей.

Штанги изготовляют трубчатым из стальной трубки или дюралюминиевого прутка; со стальными сферообразными наконечниками, которыми штанга упирается с одной стороны в толкатель, а с другой – в сферическую поверхность регулировочного винта. Наконечники закаляются до высокой твёрдости ,а при работе смазываются.

Распределительный вал служит для обеспечения необходимых моментов открытия и закрытия клапанов, т.е. необходимых фаз газораспределения. Вращается с частотой в два раза меньшей, чем коленчатый вал (для четырёхтактных двигателей).

К основным элементам распределительного вала относятся кулачки, опорные и промежуточные шейки. Для удобства установки в двигатель применяются съёмные крышки на опорах вала (при размещении его на головке цилиндров); разные диаметры опорных шеек, возрастающих от задней шейки к передней. Надежная фиксация вала обеспечивается применением упорного фланца, установленного с зазором между ступицей шестерни и торцом передней опорной шейки распределительного вала, причём зазор обеспечивается тем, что толщина фланца меньше толщины распорного кольца, зажатого между торцами шестерни и передней опорной шейки на 0,05…0,20 мм. Для обеспечения бесшумной работы ГРМ применяются подшипников, смазываемых под давлением; а также косозубые приводные шестерни, шестерни из неметаллических материалов, ременные передачи.

Распределительные валы изготавливаются ковкой (штамповкой) из стали с последующей цементации рабочих поверхностей и закалкой, литьём из легированного чугуна с отбеливанием рабочих поверхностей до высокой твёрдости; шлифованием опорных шеек и кулачков.

4.2 Порядок снятия, установки крышки головки блока цилиндров

1. Снять крышку головки блока цилиндров.

1.1 Отвернуть болты (гайки) крепления крышки головки блока цилиндров.

1.2 Осторожно снять крышку головки блока, чтобы не повредить прокладку крышки (необходимо иметь в наличии запасную).

1.3 Выполнить дефектовку резьбовых соединений .

При срыве более двух витков резьбы болтов (гаек) – заменить; остальные резьбовые соединения прогнать соответствующими плашками и метчиками.

2. Установить крышку головки блока.

Установка производится в последовательности обратной снятию. При каждом снятии и установке крышки головки блока цилиндров для обеспечении лучшей герметичности следует заменять прокладки на новые.