Преимущества и недостатки механизмов грм: цепной, ременной, шестеренчатой

СРС№4

«преимущество и недостатки газораспределительного механизма»

Студента группы № 251

Снигерева М.С

 

Омск-2014

 

Состав и назначение газораспределительного механизма (ГРМ)

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для своевременной подачи воздуха (дизельный двигатель) или рабочей смеси (бензиновый двигатель), в цилиндр двигателя на такте впуска, а так же вывода отработавших газов из цилиндров во время такта выпуска. Для этого клапаны своевременно открывают и закрывают впускной и выпускной каналы головки цилиндров. Газораспределительный механизм (ГРМ) можно разделить на механизм с подвесными клапанами или боковыми клапанами, в настоящее время боковые клапана практически не встречаются, поэтому в данной статье речь о них идти не будет. Также можно разделить газораспределительный механизм (ГРМ) по расположению распределительного вала и типу привода. Распределительный вал может быть установлен либо внизу в блок-картер, либо вверху непосредственно в головку цилиндров. Нижний распределительный вал всегда приводится в действие шестерней, верхний же распределительный вал может приводиться в действие либо цепью, либо ременной передачей. Также существует разделение газораспределительных механизмов по числу клапанов на цилиндр от двух минимум до пяти максимум, более пяти клапанов на цилиндр не встречается, по количеству распределительных валов от 1 до 4. Далее в статье будет рассматривать газораспределительный механизм (ГРМ) с двумя клапанами на цилиндр. В газораспределительный механизм входят впускной и выпускной клапана с пружинами, передаточные механизмы, распределительный вал и шестерни. Более подробная схема ГРМ изображена на рисунке 1.

ГРМ с нижним расположением распределительного вала

 

промежуточная шестерня; поршень; клапан;головка цилиндров; направляющая втулка;

пружины клапана; коромысло; ось (валик) коромысла; регулировочный винт;

контргайка; стойка валика коромысла;

штанга; толкатель; распределительный вал;

шестерня распределительного вала;

шестерня коленчатого вала;

Принцип действия газораспределительного механизма следующий: коленчатый вал с помощью шестерен передает вращение на распределительный вал 14, каждый кулачек распределительного вала набегает на толкатель 13, поднимая его вместе со штангой 12. Штанга поднимает один конец коромысла 7, вторым концом коромысло давит на клапан 3, клапан открывается. Когда кулачек съезжает с толкателя клапан под действием пружин поднимается, закрывая канал. Причем шестерня распределительного вала имеет в два раза больше зубьев. Это сделано, для того чтобы клапана открывались один раз за два оборота коленчатого вала.

Клапана открываются с некоторым опережением относительно мертвых точек, впускной клапан открывается до того как поршень придет в в.м.т. это сделано для лучшей вентиляции цилиндра. Так как во время работы особенно на высоких оборотах создается разрежение во впускном коллекторе, то воздух будет поступать в цилиндр и при движении поршня вверх. Воздух поступает и при прохождении поршнем н.м.т. по инерции, впускной клапан закрывается с некоторым запозданием. Время от момента открытия клапана и до момента его закрытия, выражается в градусах поворота коленчатого вала и называется фазами газораспределения. Существуют моменты, когда оба клапана открыты (дизельный или впрысковый бензиновый двигатель) это явление называется перекрытием клапанов. В конце такта выпуска перед началом такта впуска оба клапана открыты, это способствует лучшей вентиляции цилиндра. Открытие и закрытие клапанов зависит от профиля кулачков распределительного вала, а так же от зазора между клапанами и коромыслами.

Преимущества и недостатки механизмов грм: цепной, ременной, шестеренчатой

Ремённый привод менее шумный, цепной более долговечный, а шестерни в основном только в двигателях грузовых авто.

В буржуйской терминалогии составляющие ГРМ переводятся следующим образом:

valve — клапан

shaft — вал

camshaft — распредвал

crankshaft — коленвал

cam — 1. кулачок; 2. распредвал (сокращение)

Такой тип газораспределительного механизма предполагает расположение клапанов в головке цилиндра, а распределительного вала в блоке цилиндров двигателя. Отсюда и его название - OverHead Valve (OHV). Особенностью двигателей с таким ГРМ является то, что приведение клапанов в действие происходит при помощи коромысел (рокеров), штанг или толкателей, размещенных вне головок цилиндров.

Достоинствами двигателей с установленными в них газораспределительными механизмами такого типа можно считать надежность привода, относительную простоту конструкции и сравнительную компактность. Надежность механизмов типа OHV достигается путем приведения распредвала в движение посредством шестерен, что исключает такие механические повреждения, как разрывы ремней ГРМ или повреждение приводных цепей.

К основным минусам ГРМ типа OHV стоит отнести повышенную инерционность механизма, достаточно большую шумность работы, а также технически очень сложную установку более 2-х клапанов на каждый цилиндр, так как двигатель становится очень громоздким, хотя и более мощным.

Моторы такого типа устанавливались на такие легковые советские авто как ГАЗ-21 (Волга), Москвичи от серии М-407 до М-408, а инженеры компании Ford спроектировали автомобиль серии Ford Ka, который был очень популярен в 1996 – 2002 годах. На сегодняшний день двигатели с системой ГРМ OHV широко распространены в области тяжелой техники, например, они применяются во многих моделях КАМАЗов, и даже в дизелях тепловозов ЧМЭЗ.

ingle OverHead Camshaft (SOHC) – это такой тип распределительного механизма, при котором один распредвал и система клапанов двигателя находятся внутри верхней части головок цилиндров. Существует несколько типов приведения клапанов в движение. Они отличаются друг от друга тем, что в первом случае применяются коромысла для передачи движения, во втором – рычаги, а в третьем – толкатели. Также стоит отметить, что все из перечисленных вариантов кардинально отличаются и техническим выполнением конструкции ГРМ.

Основным достоинством ГРМ типа SOHC можно считать возможность установки на каждый цилиндр более двух клапанов, что очень важно при разработке двигателей повышенной мощности. Также при использовании такого механизма распределения уменьшается шумность работы двигателя, а вместе с тем и увеличение мощности при неизменном объеме двигателя и расходе топлива.

Главным недостатком системы типа SOHC является то, что привод распредвала в движение осуществляется при помощи зубчатых ремней или цепей. Это и есть причина повышенной опасности выхода двигателя из строя, т.к. при обрыве ремня поршень с большой силой ударит по тарелкам клапанов и непоправимо повредит их. Но вариант выполнения привода распредвала посредством зубчатого ремня достаточно дешев, а такие двигатели работают тише, чем моторы с цепным приводом, а также с системой ГРМ типа OHV. Цепной привод надежнее ременного, т.к. растянувшаяся цепь начинает издавать слышимые звуки, особенно при работе холодного двигателя. Поэтому у владельца автомобиля есть возможность заметить неисправность и предотвратить глобальную поломку. Ремень же выходит из строя очень быстро. Поэтому стоит своевременно заменять эти части ГРМ типа SOHC.

Такая система ГРМ с успехом применялась на советском автомобиле Москвич 412, а также ВАЗ 2101- ВАЗ 2107 и большинстве старых моделей Honda и BMW. Сейчас ГРМ типа SOHC можно встретить и на великолепно зарекомендовавшей себя серии автомобилей Renault Logan.

По своей сути ГРМ типа DOHC (Double OverHead Camshaft) представляет собой тот же механизм, что и SOHC, но с двумя распределительными валами. Каждый из этих распредвалов открывает и закрывает свой ряд впускных и выпускных клапанов. Т.е. один отвечает за впуск топлива в цилиндр, а второй – за выпуск отработавших газов.

Достоинством такой системы является отсутствие всевозможных штанг, рычагов и прочих посредников в процессе открытия и закрытия клапанов. Это существенно увеличивает возможности увеличения мощности за счет возможности установки не двух, а трех, четырех и более клапанов на каждый цилиндр. Такое конструктивное решение позволяет значительно снизить нагрузку на каждый клапан и сделать его вес меньшим, что положительно сказывается на динамике работы двигателя. Недостатком установки ГРМ типа DOHC можно считать достаточно высокую его стоимость и сложность настройки клапанов.

ГРМ такого типа используется в автомобилях компании Fiat, ряде автомобилей Jaguar, Alfa Romeo и Ford. Также механизма распределения газов этого типа применялся на опытном двигателе гоночного автомобиля Москвич-412Р и Москвич-Г5, мощность которого составляла 130 л.с. при объеме в 1,5 литра. Сегодня систему типа DOHC можно встретить на автомобилях ГАЗ-3110, ряде машин Волга, ГАЗель и некоторых моделях УАЗ.