Газорозподільний механізм служить для управління впускними і випускними клапанами двигуна
Газорозподільний механізм забезпечує впуск паливо-повітряної суміші в циліндри двигуна і подальше видалення відпрацьованих газів з камери згоряння.
Призначення газорозподільного механізму
ГРМ - один з найскладніших вузлів в двигуні, так як його завдання не тільки відкривати і закривати групи клапанів, а й робити це в строго певний момент. Робота газорозподільного механізму синхронізована з роботою запалювання і вприскування.
Перенесення розподільного вала привів до революційного розвитку ГРМ і появи двигунів з великою кількістю клапанів на 1 циліндр
Щоб збільшити швидкість руху, водій натискає на педаль акселератора, збільшуючи надходження в двигун палива і повітря. "Сприйняти" підсилився потік двигун може тільки одним чином - за рахунок збільшення оборотів, а значить, групи клапанів повинні відкриватися і закриватися частіше. Інженери знайшли просте і витончене рішення для цього завдання, забезпечивши привід ГРМ безпосередньо від колінчастого вала. Чим швидше обертається колінвал, тим частіше відкриваються і закриваються клапана, а значить, двигун встигає пропустити через себе і спалити рівно стільки суміші повітря і палива, скільки потрібно для розвитку бажаної швидкості.
Конструкція газорозподільного механізму
Складні завдання може вирішити тільки складний механізм, тому ГРМ складається з декількох груп деталей. Клапана відкривають і закривають канали впуску та випуску, приводні механізми обертають вали із заданою швидкість, а розподільні вали забезпечують своєчасне відкриття та закриття клапанів.
У верхній частині блоку циліндрів розташована головка блоку циліндрів (ГБЦ). На ній розташований розподільний вал, клапани, штовхачі або коромисла. Шків приводу розподільного вала знаходиться за межами головки блоку циліндрів. Щоб масло не випливало з-під клапанної кришки, на шийці розподільного є сальник. Клапанна кришка встановлюється через прокладку, стійку до паливно-мастильних матеріалів. Ремінь або ланцюг ГРМ надаватися на шків розподільного валу, а приводиться в дію шестернею колінчастого вала. Для натягу ременя застосовуються ролики, а для натягу ланцюга - «башмаки». Зазвичай в системі застосовується два ременя або ремінь і ланцюг. Ремінь або ланцюг пускають у хід механізм ГРМ, а другий ремінь - додаткове обладнання.
Розподільчий вал - це вісь з виточеними «кулачками». Коли вал обертається, кулачки стикаються з штовхачами клапанів в моменти, відповідні тактам двигуна.
Клапанна група і розподільний вал
Клапанна група це не тільки клапани, а й напрямні втулки, пружини і деталі кріплення, а також передавальні елементи.
Шток, або кулачковий вал. в певний момент натискає на штоки клапанів або важелі (рокери, коромисла і тп), які передають зусилля на штоки. Механізм потребує регулювання, тому до складу передавальних елементів входять також регулювальні шайби і болти. У деяких двигунах постійний зазор досягається автоматичним регулюванням - за допомогою гидрокомпенсаторов.
Основний недолік ланцюгового приводу ГРМ - занадто гучна робота
Розподільчий вал приводиться в рух приводним ременем або ланцюгом. Для передачі енергії від колінчастого вала на одному з торців распредвала укріплена ведена зірочка ланцюгового приводу або шків, якщо в конструкції застосований ремінний привід.
Обертання розподільного вала в корпусі головки блоку циліндрів забезпечують підшипники, закріплені у верхній пчасті ГБЦ.
ГРМ з верхнім і нижнім розташуванням клапанів
Газорозподільними механізмами з верхнім розташуванням клапанів оснащені практично всі сучасні двигуни. Ця конструкція поступово змінила ніжнеклапанний в середині шістдесятих років. на початку "гонки за кінськими силами". Застосування верхньоклапанної механізму дозволило позбутися від зайвих передавальних деталей. Кулачки распредвала, надавлюють безпосередньо на штоки клапанів, дозволили забезпечити стійку роботу двигуна на високих оборотах. Крім того, верхнє розташування клапанів дозволило спростити ремонт і обслуговування двигуна. Верхнє розташування распредвала дозволило зменшити масу двигуна і знизити рівень шуму при його роботі. В кінцевому підсумку, завдяки переходу на верхньоклапанної конструкцію, інженерам вдалося збільшити кількість клапанів (16, 24 і більше), встановивши замість одного распредвала два - для кожної групи клапанів. Єдиним мінусом конструкції можна вважати тільки відносну складність приводу. який здійснюється ременем або ланцюгом.
Види приводу ГРМ
Незалежно від типу приводу в роботі ГРМ має бути забезпечено одна важлива умова - стан валів один щодо одного повинно залишатися незмінним. Якщо один з валів почне "відставати", синхронізована робота негайно порушиться.
Саме тому ланцюговий привід ГРМ з'явився раніше ремінного. Роликовий ланцюг, зібрана з ланок однакової довжини, забезпечує сталість синхронізації найкращим чином.
Два основних недоліки ланцюга - шум при роботі і складності, пов'язані із забезпеченням постійного натягу, спонукали інженерів до розробки приводу на основі зубчастого ременя. Ремінь позбавлений недоліків ланцюга, але має свої власні - перш за все, можливістю обриву.
Газорозподільний механізм під контролем
З появою розподіленого уприскування і поширенням мікропроцесорних систем управління роботою двигуна у виробників з'явилися великі можливості залучати покупців не тільки потужністю автомобілів, але і економічністю. У процесі боротьби за зниження витрати палива була придумана система контролю і для газорозподільного механізму. Завдання системи змінних фаз газорозподілу - забезпечувати точну синхронізацію впуску та випуску в залежності від режиму роботи двигуна. Якщо описати роботу цієї системи в двох словах, то можна сказати, що швидкість обертання розподільних валів в сучасному двигуні перестала бути постійною. Це потрібно для зменшення наповнення циліндрів паливо-повітряною сумішшю в моменти, коли звичайний обсяг суміші майже напевно не згорить повністю. Наприклад, якщо водій їде під ухил, підтримувати швидкість допомагають закони фізики, і в ці секунди подавати в камеру згоряння стільки ж палива, скільки необхідно для руху в гору, не потрібно. За цими динамічними змінами стежить система VVT, керуюча рухом розподільних валів і відкриттям клапанів.