Газаразмеркавальны механізм рухавіка, канструкцыя і прынцып дзеяння

Газаразмеркавальны механізм (ГРМ) - гэта сукупнасць дэталяў і вузлоў, якія адчыняюць і зачыняюць впускные і выпускныя клапана рухавіка ў зададзены момант часу. Асноўная задача газаразмеркавальнага механізму - своечасовая падача топливовоздушной або паліва (у залежнасці ад тыпу рухавіка) у камеру згарання і выпуск выхлапных газаў. Для рашэння гэтай задачы зладжана працуе цэлы комплекс механізмаў, некаторыя з якіх кіруюцца электронным спосабам.

Як уладкованы ГРМ

У сучасных рухавіках газаразмеркавальны механізм размешчаны ў галоўцы блока цыліндраў рухавіка. Ён складаецца з наступных асноўных элементаў:

• Размеркавальны вал. Гэты выраб складанай канструкцыі, вырабленае з трывалай сталі ці чыгуну з высокай дакладнасцю апрацоўкі. У залежнасці ад канструкцыі ГРМ размеркавальны вал можа быць усталяваны ў галоўцы блока цыліндраў ці ў картэры (у наш час такое размяшчэнне не выкарыстоўваецца). Гэта асноўная частка, якая адказвае за паслядоўнае адкрыццё і зачыненне клапанаў.

Вал мае апорныя шыйкі і кулачкі, якія штурхаюць стрыжань клапана або каромысел. Форма кулачка мае строга пэўную геаметрыю, бо ад гэтага залежыць працягласць і ступень адкрыцця клапана. Акрамя таго, кулачкі выкананы рознанакіраванымі, каб забяспечыць напераменку працу цыліндраў.

• прывад. Крутоўны момант ад каленчатага вала перадаецца праз прывад на размеркавальны вал. Прывад адрозніваецца ў залежнасці ад канструктыўнага рашэння. Шасцярня каленчатага вала ў два разы менш шасцярні распредвала. Такім чынам, каленчаты вал круціцца ўдвая хутчэй. У залежнасці ад тыпу прывада ў яго ўваходзяць:

1. ланцуг або рамень;
2. шасцярні валаў;
3. нацягвальнік (нацяжны ролік);
4. заспакаяльнік і чаравік.

• Впускные і выпускныя клапаны. Яны размешчаны на галоўцы блока цыліндраў і ўяўляюць сабой стрыжні з плоскай галоўкай на адным канцы, званая талеркай. Впускныя і выпускныя клапаны адрозніваюцца па канструкцыі. Впускной выкананы суцэльным. Ён таксама мае талерку большага дыяметра для лепшага запаўнення цыліндру свежым зарадам. Выпускны звычайна вырабляецца з гарачатрывалай сталі і мае полы стрыжань для лепшага астуджэння, бо пры эксплуатацыі ён падвяргаецца ўздзеянню больш высокіх тэмператур. Усярэдзіне паражніны знаходзіцца напаўняльнік з натрыю, які лёгка плавіцца і адводзіць частку цяпла ад талеркі да стрыжня.

На галоўках клапанаў зроблены спецыяльныя фаскі для забеспячэння больш шчыльнай пасадкі ў адтулінах у галоўцы блока цыліндраў. Гэтае месца завецца сядлом. Апроч саміх клапанаў, у механізме прадугледжаны дадатковыя элементы для забеспячэння іх правільнай працы:

1. Спружыны. Вяртаюць клапаны ў зыходнае становішча пасля націску.
2. Маслаздымныя каўпачкі. Гэта спецыяльныя ўшчыльненні, якія прадухіляюць трапленне масла ў камеру згарання па стрыжню клапана.
3. Накіроўвалая ўтулка. Усталёўваецца ў корпусе галоўкі блока цыліндраў і забяспечвае дакладнае перасоўванне клапана.
4. Сухары. З іх дапамогай да стрыжня клапана мацуецца спружына.

• Штурхальнікі. Праз штурхачы намаганне перадаецца ад кулачка размеркавальнага валам да стрыжня. Выраблены з высокатрывалай сталі. Яны бываюць розных тыпаў:

1. механічныя - шклянкі;
2. ролікавыя;
3. гідракампенсатары.

Цеплавы зазор паміж механічнымі штурхачамі і кулачкамі размеркавальнага вала рэгулюецца ўручную. Гідраўлічныя кампенсатары ці гідраўлічныя штурхачы аўтаматычна падтрымліваюць неабходны цеплавы зазор і не патрабуюць рэгуляванні.

• Каромысел або рычагі. Просты каромысел - гэта двуплечий рычаг, які здзяйсняе качательные руху. У розных кампаноўках каромысла могуць працаваць па-рознаму.
• Сістэмы змены фаз газаразмеркавання. Гэтыя сістэмы ўстанаўліваюцца не на ўсе рухавікі. Больш падрабязна аб прыладзе і прынцыпе працы CVVT можна прачытаць у асобным артыкуле на нашым сайце.

Апісанне працы ГРМ

Працу газаразмеркавальнага механізму складана разглядаць асобна ад працоўнага цыклу рухавіка. Яго асноўная задача - своечасова адкрываць і зачыняць клапаны на пэўны прамежак часу. Такім чынам, на такце ўпускаючы - адкрываюцца впускные, а на такце выпуску - выпускныя. Гэта значыць фактычна механізм павінен рэалізоўваць разлічаныя фазы газаразмеркавання.

Тэхнічна гэта адбываецца наступным чынам:

1. Каленчаты вал перадае крутоўны момант праз прывад на размеркавальны вал.
2. Кулачок размеркавальнага вала цісне на штурхальнік або каромысел.
3. Клапан перамяшчаецца ўнутр камеры згарання, адчыняючы доступ свежаму зараду або выхлапному газу.
4. Пасля таго, як кулачок прайшоў актыўную фазу ўздзеяння, клапан вяртаецца на месца пад дзеяннем спружыны.

Таксама варта адзначыць, што за поўны працоўны цыкл распредвал робіць 2 абарачэння, па чарзе адчыняючы клапаны на кожным цыліндры ў залежнасці ад парадку іх працы. Гэта значыць, напрыклад, пры схеме працы 1-3-4-2 адначасова будуць адчыняцца ўпускныя клапаны на першым цыліндры і выпускныя клапаны на чацвёртым. У другім і трэцім клапаны будуць зачыненыя.

Віды газаразмеркавальнага механізму

Рухавікі могуць мець розныя схемы ГРМ. Разгледзім наступную класіфікацыю.

Па становішчы распредвала

Ёсць два тыпу становішча размеркавальнага вала:

• ніжняе;
• верхняе.

У ніжнім становішчы размеркавальны вал размешчаны на блоку цыліндраў побач з каленчатым валам. Уздзеянне ад кулачкоў праз штурхачы перадаецца на каромысла, пры гэтым выкарыстоўваюцца спецыяльныя штангі. Гэта доўгія стрыжні, якія злучаюць штурхачы ўнізе з каромысламі наверсе. Ніжняе размяшчэнне не лічыцца самым удалым, але мае свае перавагі. У прыватнасці, больш надзейнае злучэнне распредвала з каленчатым валам. У сучасных рухавіках такі тып прылады не выкарыстоўваецца.

У верхнім становішчы размеркавальны вал знаходзіцца ў галоўцы блока цыліндраў, ледзь вышэй за клапаны. У гэтым становішчы можна рэалізаваць некалькі варыянтаў уздзеяння на клапаны: з дапамогай штурхачоў каромысла ці рычагоў. Такая канструкцыя прасцей, надзейней і кампактней. Найбольш распаўсюджаным стала менавіта верхняе становішча распредвала.

Па колькасці распредвалов

Радныя рухавікі могуць камплектавацца адным ці двума распредвалами. Рухавікі з адным распредвалом абазначаюцца абрэвіятурай SOHC(Single Overhead Camshaft), а з двума - DOHC(Double Overhead Camshaft). Адзін вал адказвае за адкрыццё впускных клапанаў, а іншы - за выпускныя. V-вобразныя рухавікі выкарыстоўваюць чатыры распредвала, па два на кожны шэраг цыліндраў.

Па колькасці клапанаў

Форма размеркавальнага вала і колькасць кулачкоў будуць залежаць ад колькасці клапанаў на цыліндр. Можа быць два, тры, чатыры ці пяць клапанаў.

Самы просты варыянт з двума клапанамі: адзін працуе на ўпуск, іншы - на выпуск. У трехклапанном рухавіку два впускных і адзін выпускны клапаны. У варыянце з чатырма клапанамі: два впускныя і два выпускныя. Пяць клапанаў: тры для ўпуску і два для выпуску. Чым больш клапанаў на ўпуску, тым большы аб'ём топливовоздушной сумесі паступае ў камеру згарання. Адпаведна павялічана магутнасць і дынаміка рухавіка. Зрабіць больш за пяць не дазволіць памер камеры згарання і форма размеркавальнага вала. Часцей за ўсё выкарыстоўваецца чатыры клапана на цыліндр.

Па тыпу прывада

Існуе тры тыпу прывадаў размеркавальных валаў:

1. Шасцярэнчаты. Гэты варыянт прывада магчымы толькі ў тым выпадку, калі размеркавальны вал знаходзіцца ў ніжнім становішчы блока цыліндраў. Каленчаты і размеркавальны валы прыводзяцца ў рух шасцярнямі. Галоўная добрая якасць такога агрэгата - надзейнасць. Калі размеркавальны вал знаходзіцца ў верхнім становішчы ў галоўцы блока цыліндраў, выкарыстоўваюцца ланцужны і рамены прывад.
2. ланцуговай. Гэты прывад лічыцца больш надзейным. Але выкарыстанне ланцуга патрабуе асаблівых умоў. Для гашэння ваганняў устаноўлены заспакаяльнікі, а нацяжэнне ланцуга рэгулюецца нацягвальнікамі. У залежнасці ад колькасці валаў могуць выкарыстоўвацца некалькі ланцугоў.
   

   Рэсурсу ланцуга хапае ў сярэднім на 150-200 тысяч кіламетраў.

   Асноўнай праблемай ланцужнога прывада лічыцца няспраўнасць нацягвальнікаў, заспакаяльнікаў ці абрыў самога ланцуга. Пры недастатковым нацяжэнні ланцуг пры працы можа праслізгваць паміж зуб'ямі, што прыводзіць да парушэння фаз газаразмеркавання.

   Дапамагае аўтаматычна рэгуляваць нацяжэнне ланцуга гідранацягвальнікі. Гэта поршні, якія ціснуць на так званы чаравік. Чаравік прылягае непасрэдна да ланцуга. Гэта дэталь са спецыяльным пакрыццём, выгнутая па дузе. Усярэдзіне гидронатяжителя знаходзяцца плунжер, спружына і працоўная паражніну для алею. Масла паступае ў нацягвальнік і штурхае цыліндр да патрэбнага ўзроўня. Клапан зачыняе алейны канал і поршань стала падтрымлівае правільнае нацяжэнне ланцуга Гідраўлічныя кампенсатары ў ГРМ працуюць па аналагічным прынцыпе. Заспакаяльнік ланцуга паглынае рэшткавыя ваганні, якія не былі пагашаны чаравікам. Гэта гарантуе ідэальную і дакладную працу ланцужнога прывада.

   Самая вялікая праблема можа ўзнікнуць з-за разрыву ланцуга.

   Размеркавальны вал перастае круціцца, але каленчаты вал працягвае круціцца і перамяшчаць поршні. Дні поршняў дасягаюць талеркі клапанаў, выклікаючы іх дэфармацыю. У цяжкіх выпадках таксама можа быць пашкоджаны блок цыліндраў. Каб гэтага не адбылося, часам выкарыстоўваюць двухрадковыя ланцугі. Калі адна рвецца, іншая працягвае працаваць. Кіроўца зможа выправіць сітуацыю без наступстваў.

3. Рамянны.Рамянны прывад не патрабуе змазкі, у адрозненне ад ланцужнога прывада.
   

   Рэсурс рамяня таксама абмежаваны і складае ў сярэднім 60-80 тысяч кіламетраў прабегу.

   Рамяні зубчастай формы выкарыстоўваюцца для лепшага счаплення і надзейнасці. Гэты прасцейшы. Разрыў рамяня пры які працуе рухавіку будзе мець тыя ж наступствы, што і парыў ланцуга. Асноўныя перавагі раменнай перадачы - прастата эксплуатацыі і замены, невысокі кошт і бясшумная праца.

Ад правільнага функцыянавання за ўсё газаразмеркавальнага механізму залежыць праца рухавіка, яго дынаміка і магутнасць. Чым большая колькасць і аб'ём цыліндраў, тым складаней будзе прылада сінхранізацыі. Кожнаму кіроўцу важна разумець прыладу механізму, каб своечасова заўважыць няспраўнасць.