Устройство кшм и грм

Устройство кшм и грм

Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы двигателя

В кривошипно-шатунный механизм многоцилиндрового двигателя входят блок цилиндров, головки цилиндров с уплотнительными прокладками, поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал, маховик, поддон картера.

Блок цилиндров отливается из серого чугуна или алюминиевого сплава.

У автомобильных двигателей применяют рядное расположение цилиндров, когда цилиндры располагаются в ряд один за другим в одной плоскости, и V-образные, при котором один ряд цилиндров расположен к другому ряду обычно под углом 90°.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Цилиндры двигателей могут быть образованы стенками самого блока или выполнены в виде сменных гильз.

Головка цилиндров изготовляется общей все цилиндры одного ряда в виде отливки из алюминиевого сплава чугуна. Против каждого из цилиндров она имеет углубление, образующее камеру сгорания. Головка блока цилиндров крепится к блоку цилиндров шпильками или болтами.

Блок цилиндров закрывается снизу подвдном. Для устранения пропуска газов при работе двигателя и утечки охлаждающей жидкости между блоком и головками цилиндров устанавливаются уплотнительные прокладки.

Коленчатый вал воспринимает усилия от поршней и передает образующийся крутящий момент механизмам трансмиссии. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, носка, фланца и противовесов. Шейки коленчатого вала соединяются щеками, которые с шатунными шейками образуют кривошипы коленчатого вала. Количество и расположение шеек зависят от числа и расположения цилиндров и числа тактов двигателя.

На переднем конце (носке) вала устанавливают шестерню, шкив, храповик для пусковой рукоятки. Шестерня коленчатого вала находится в постоянном зацеплении с шестерней распределительного вала. Шкив коленчатого вала служит для привода вентилятора, водяного насоса, компрессора, генератора и насоса гидроусилителя рулевого управления.

На заднем конце коленчатого вала к фланцу крепится маховик.

Противовесы предназначаются для равномерного вращения коленчатого вала и разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил. Противовесы обычно выполняют заодно с валом.

Для поступления смазки к шатунным шейкам вала е щеках имеются сквозные каналы.

Коленчатые валы штампуют из качественной стали или отлиЕают из магниевого чугуна (двигатели ЗМЗ и ВАЗ ).

Шатун соединяет поршень с шатунной шейкой коленчатого вала состоит из стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной головки и нижней разъемной головки.

Так как при работе поршень, сильно нагреваясь, расширяется, то его устанавливают в цилиндре с определенным зазором, а направляющую часть поршня делают разрезной (пружинной).

Внутри поршня имеются две бобышки с отверстиями для установки поршневого пальца. Нагреваясь, поршень расширяется в направлении оси поршневого пальца больше, так как в бобышках сосредоточена большая часть массы металла. Чтобы поршень при нагреве получил цилиндрическую форму, его диаметр в плоскости, перпендикулярной оси пальца, делают на 0,3—0,5 мм больше, чем в осевом направлении.

Для равномерной работы двигателя поршни всех цилиндров подбирают равной массы.

Поршневой палец служит для соединения поршня с верхней головкой шатуна. Обычно применяют пальцы

плавающего типа, которые могут поворачиваться и в отверстиях бобы шек поршня и в верхней головке шатуна. Для предотвращения продоль”| ного (бокового) перемещения пальца в поршне, что может привести к повреждению зеркала гильзы, палец закрепляют стопорными коль-цами 23.

Поршневые кольца, устанавливаемые на поршне, отливаются из чугуна и подразделяются на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют соединения поршня с цилиндром и служат для предотвращения прорыва газов через зазор между юбкой поршня и гильзой.

Маслосъемные кольца служат для снятия излишков масла с зеркала гильз и препятствуют его проникновению в камеру сгорания. Поршневые кольца изготовляют несколько большего диаметра, чем поршни. На кольцах делается разрез, называемый замком, который позволяет кольцам пружинить. При установке колец в гильзу вместе с поршнем их предварительно сжимают. Зазор в замке должен составлять 0,2— 0,4 мм.

Маслосъемное кольцо имеет сквозные прорези для отвода масла. Устанавливается оно на поршне ниже компрессионных колец. Маслосъемные кольца двигателей автомобилей ГАЗ — БЗА , ЗИЛ -130 и ГАЗ -24 «Волга» состоят из двух стальных кольцевых дисков 26, осевого 27 и радиального 28 расширителей.

Шатунные и коренные подшипники. Шатунные подшипники, расположенные в нижней головке шатуна, изготовлены в виде разрезных сменных вкладышей 22, чтобы их можно было надеть на шейку коленчатого вала. Они взаимозаменяемые.

Коренные подшипники также представляют собой сменные тонкостенные вкладыши. Верхние вкладыши коренных подшипников устанавливаются в гнезда блока цилиндров, а нижние — в крышки, которые крепятся к картеру болтами.

Вкладыши коренных и шатунных подшипников бывают сталеалюми-ниевые или триметаллические. У сталеалюминиевых вкладышей антифрикционный слой содержит 19—24% олова, около 1% меди, остальное алюминий, у триметаллических на стальную ленту наносят медно-никелевый подслой и сплав СОС6-6 (олово 6%, сурьма 6%, остальное свинец).

Маховик служит для обеспечения равномерного вращения коленчатого вала и крепится к его фланцу болтами. На маховик напрессован зубчатый венец, с которым зацепляется шестерня электродвигателя пускового устройства — стартера.

Порядок работы двигателя. В каждом цилиндре многоцилиндрового двигателя происходит один и тот же рабочий цикл, но одноименные такты происходят в разные моменты. Последовательное чередование одноименных тактов в разных цилиндрах называется порядком работы двигателя. Принято указывать порядок работы двигателя по чередованию такта рабочего хода, начиная с первого цилиндра.

Для правильного чередования рабочих ходов коленчатый вал двигателя имеет определенное расположение кривошипов.

При первом полуобороте (180°) коленчатого вала двигателя (рис. 3, а) с порядком работы 1—3—4—2 крайние поршни опускаются, а средние поднимаются. В первом цилиндре происходит впуск, а в третьем — выпуск, в четвертом — рабочий ход, во втором – сжатие.

в первом цилиндре происходит рабочий ход, в третьем — сжатц« в четвертом — впуск, во втором — выпуск.

При четвертом полуобороте (720°) коленчатого вала (рис. 89) поршни поднимаются, а поршни опускаются; при этом в первом цилиндре происходит выпуск, в третьем — рабочий ход в четвертом — сжатие, во втором — впуск.

При дальнейшем вращении коленчатого вала рабочие процессы повторяются в той же последовательности.

У четырехтактного четырехцилиндрового двигателя автомобиля ГАЗ -24 «Волга» порядок работы 1—2—4—3.

В четырехтактном шестицилиндровом двигателе за два оборота коленчатого вала произойдет 6 рабочих ходов, чередоваться он и будут через 120°. Порядок работы двигателя будет 1—5—3—6—2—| ( ГАЗ -52) или 1—4—2—5—3—6 (двигатель ЯМЗ -236).

В восьмицилиндровых двигателях автомобилей ГАЭ -53А и ЭИЛ -130 рабочие ходы чередуются через 90°. Порядок работы 1—5—4—2— 6—3—7—8.

Неисправности кривошипно-шатунного механизма. В процессе эксплуатации автомобиля могут выявиться следующие наиболее характерные неисправности кривошипно-шатун-ного механизма: пригорание, износ и поломка поршневых колец; износ поршней и гильз цилиндров; износ шатунных и коренных подшипнп-ков; нарушение уплотнения прокладки головки цилиндров при слабой или неравномерной затяжке гаек крепления; обрыв шпилек и повреждение резьбы вследствие слабой или неравномерной затяжки; нага-рообразование в камерах сгорания и др.

Газораспределительный механизм служит для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси и выпуска отработавших газов. На современных карбюраторных двигателях впуск смеси и выпуск отработавших газов производится клапанами, которые могут иметь нижнее или верхнее расположение.

Большинство современных двигателей имеют газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов (рис. 4). Распределительный вал располагается в блоке между двумя рядами цилиндров. От него при помощи толкателей, толкающих штанг и коромысел приводятся в действие клапаны как правого, так и левого рядов цилиндров.

Распределительный вал имеет кулачки, опорные шейки, эксцентрик для привода топливного насоса и шестерню для привода масляного насоса и прерывателя-распределителя (вал изготовляется заодно с кулачками и опорными шейками).

У каждого цилиндра на валу имеется два кулачка — впускной и выпускной. Одноименные кулачки располагаются в четырехцилиндровом двигателе под углом 90е, в шестицилиидровом под углом 60°, в восьмицилиндровом под углом 45°.

На переднем конце распределительного вала устанавливается на шпонке шестерня, которая находится в зацеплении с шестерней, установленной на коленчатом валу.

В четырехтактных двигателях рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала. За это время должны последовательно открыться все клапаны, поэтому распределительный вал должен вра щаться в два раза медленнее коленчатого вала. Таким образом, шестерня имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня на коленчатом валу.

Шестерни изготавливают из чугуна или текстолита, шестерни коленчатого вала — из стали.

В двигателях, у которых распределительные валы располагаются на головках цилиндров («Москвич-412», ВАЗ -2101 «Жигули»), привод распределительного вала осуществляется от коленчатого вала двухрядной роликовой цепью.

Для правильной работы двигателя коленчатый и распределительный валы должны находиться в строго определенном положении относительно друг друга. Поэтому при сборке распределительные шестерни вводятся в зацепление по имеющимся на их зубьях меткам.

Осевые перемещения распределительного вала у большинства карбюраторных двигателей ограничиваются упорным фланцем, закрепленным на блоке между торцом передней шейки вала и ступицей распределительной шестерни. Опорные шейки распределительного вала, вращаются в стальных втулках 6, залитых сплавом СОС6-6, или металлокерамических втулках.

Клапаны состоят из головок и стержней. Впускные клапаны изготовляют из хромистой, а выпускные — из жаростойкой стали. Головка клапана имеет узкую, скошенную под углом 45 или 30° кромку, называемую фаской, которой она прилегает к седлу, запрессованному в головку цилиндров.

Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапана выполняют большим, чем диаметр головки выпускного клапана. Клапаны установлены в направляющих втулках, изготовляемых из чугуна или металлокерамики.

Для улучшения охлаждения стержни выпускных клапанов двигателей ГАЭ -53А и ЗИЛ -130 выполняют полыми. В них помещают металлический натрий с температурой плавления 97 °С. Во время работы двигателя натрий плавится и, переливаясь, при встряхивании переносит теплоту от головки клапана к стержню, а от последнего к направляющей втулке.

Плотное прижатие клапана к седлу обеспечивается давлением клапанной пружины, закрепленной при помощи опорной шайбы и конических разрезных сухарей. Головка выпускного клапана имеет жаростойкую наплавку посадочной фаски.

Выпускные клапаны для уменьшения неравномерной выработки седла и фаски головки клапана принудительно поворачиваются во время работы двигателя специальным механизмом поворота.

Читайте также  Регулировка оборотов постоянного двигателя

Толкатели представляют собой стальные стаканы, на внутреннюю сферическую поверхность которых опираются толкаю-, щие штанги. Для повышения износостойкости торцы толкателей, соприкасающиеся с кулачками, наплавляют специальным чугуном.

Для устранения неисправностей газораспределительного механизма необходимо: отрегулировать зазоры между стержнями клапанов и носками коромысел, притереть клапаны к седлам, заменить сломанные пружины или изношенные детали (втулки коромысел, втулки распределительного вала и др.).

Конспект по устройству автомобилей на тему: «Кривошипно-шатунный механизм и механизм газораспределения»

— познакомить с назначением, устройством и принципом работы кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения.

— продолжить развитие у студентов самостоятельности мышления в учебной деятельности; связать вопросы особенностей протекания рабочих циклов двигателя с устройством механизмов КШМ и ГРМ.

— продолжить прививание устойчивого интереса к будущей профессии.

Методы: индивидуальный тестовый, лекция с элементами эвристической беседы, объяснительно-иллюстративный.

Сроки реализации 1 занятие (1 час 30 мин)

Материально – техническое оснащение:

проектор, экран, ПК

видео о работе механизмов;

макеты механизмов КШМ и ГРМ на выкатной доске

Квалификационные требования:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

ОК 10. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей).

ПК 1.1. Организовывать и проводить работы по техническому обслуживанию и ремонту автотранспорта.

ПК 1.2. Осуществлять технический контроль при хранении, эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте автотранспортных средств.

ПК 1.3. Разрабатывать технологические процессы ремонта узлов и деталей.

1 Организационный момент.

Приветствие студентов, проверка готовности к уроку, проверка списочного состава обучающихся.

2 Актуализация знаний.

Тема сегодняшнего занятия — «Кривошипно-шатунный механизм. Механизм газораспределения. Назначение, работа механизма, тепловой зазор. Фазы газораспределения».

(Обучающиеся записывают тему в тетрадь)

Цель занятия — Изучить назначение, устройство и принцип действия кривошипно-шатунного механизма, газораспределительного механизма.

3 Проверка усвоения изученного материала (домашнее задание)

Метод: ответить на вопросы теста (на решение теста отводится 10 минут)

4 Объяснение нового материала

Запишите план сегодняшнего занятия, который представлен на этом слайде и состоит из 5 пунктов

1 Назначение и устройство кривошипно-шатунного механизма (КШМ)

2 Назначение деталей КШМ

3 Назначение и устройство газораспределительного механизма (ГРМ)

4 Назначение деталей ГРМ

5 Понятие теплового зазора, фаз газораспределения

На прошлом занятии мы рассмотрели с вами общее устройство двигателей внутреннего сгорания, рабочие процессы и циклы, происходящие в ДВС. В частности, мы выяснили, что двигатель состоит из двух механизмов (КШМ и ГРМ) и четырех систем (системы охлаждения, системы смазки, системы питания и системы зажигания). Итак, сегодня мы будем изучать основные механизмы двигателя: кривошипно-шатунный механизм (КШМ) и газораспределительный механизм (ГРМ).

Приступаем к изучению первого вопроса нашего плана:

1 Назначение и устройство кривошипно-шатунного механизма (КШМ)

Назначение КШМ: КШМ служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала (Студенты записывают определение).

Детали КШМ делятся на две группы: подвижные и неподвижные (Студенты зарисовывают схему в тетрадь).

К неподвижным деталям относятся:

— картер распределительных шестерен;

— поддон и картер маховика;

— прокладки, крепежные и фиксирующие детали.

(Преподаватель перечисляет и показывает детали на выкатном макете, студенты смотрят и записывают)

К подвижным деталям относятся:

— коленчатый вал с маховиком.

(Преподаватель показывает детали на выкатном макете, студенты смотрят и записывают).

Переходим к рассмотрению второго вопроса нашего плана:

2 Назначение деталей КШМ

Блок цилиндров является остовом двигателя. Представляет собой массивный литой корпус, снаружи и внутри которого монтируются механизмы и системы. Изготавливается из чугуна или алюминиевого сплава. (Преподаватель показывает деталь, рассказывает ее назначение, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Головка цилиндров представляет собой толстую плиту, которая закрывает блок цилиндров сверху. Нижняя плоскость тщательно обработана и является верхней поверхностью камер сгорания всех цилиндров. В головке цилиндров размещены отверстия для клапанов, свечей зажигания (или форсунок), штанг, впускные и выпускные каналы. (Преподаватель показывает деталь, рассказывает о ней, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Цилиндр. Отдельно изготовленный цилиндр называют гильзой.

Внутреннюю поверхность гильзы тщательно обрабатывают и закаляют (зеркало). Гильзы, наружная поверхность которых омывается охлаждающей жидкостью, называют мокрыми.

(Преподаватель показывает деталь, рассказывает о ней, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Поршень воспринимает и передает на шатун усилие, возникающее от давления газов, обеспечивает протекание всех тактов рабочего цикла. Поршень имеет вид перевернутого стакана. Состоит из днища, головки и юбки. Поршни изготавливают из прочного алюминиевого сплава.

(Преподаватель показывает деталь, рассказывает о ней, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Поршневой палец соединяет поршень с шатуном. Поршневые пальцы изготавливают пустотелыми из стали.

(Преподаватель показывает деталь, рассказывает о ней, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Поршневые кольца бывают маслосъемные и компрессионные.

Компрессионные кольца предотвращают прорыв газов из камеры сгорания в картер.

Маслосъемные кольца препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания, снимая излишки масла со стенки цилиндра.

(Преподаватель показывает кольца, рассказывает о них, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом и передает ему усилие от давления газов, воспринимаемого поршнями. Изготавливают шатуны из высококачественной стали в виде стержня с двумя головками, нижняя головка — разъемная. Стержень – двутаврового сечения.

(Преподаватель показывает деталь в сборе с другими и отдельно, рассказывает о ней, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Коленчатый вал воспринимает усилия, передающиеся от поршней через шатуны, и преобразует их во вращающий момент. Коленчатый вал штампуют из высококачественной стали или отливают из высокопрочного чугуна. Он состоит из опорных коренных шеек, шатунных шеек, соединяющих их щек, носка и хвостовика. К шейкам прикреплены или отлиты вместе с валом противовесы, необходимые для балансировки. Шейки вала закаливают ТВЧ для большей износоустойчивости.

(Преподаватель показывает деталь, рассказывает о ней, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Маховик служит для равномерного вращения коленчатого вала и преодоления двигателем повышенных нагрузок при трогании с места и во время работы. Изготавливается из чугуна. На ободе маховика закреплен зубчатый венец, необходимый для проворачивания коленчатого вала от стартера.

(Преподаватель показывает деталь, рассказывает о ней, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Переходим к изучению третьего вопроса нашего плана:

3 Назначение и устройство газораспределительного механизма (ГРМ)

ГРМ служит для своевременной подачи в цилиндры воздуха (в дизелях) или горючей смеси (в бензиновых двигателях) и для выпуска из цилиндров отработавших газов.

(Студенты записывают определение).

— впускные и выпускные клапаны с пружинами;

— передаточные детали (толкатель, штанга, коромысло);

(Преподаватель перечисляет и показывает детали на рисунке и выкатном макете, студенты смотрят и записывают).

Переходим к четвертому вопросу нашей лекции:

4 Назначение деталей ГРМ

Клапан служит для полной изоляции камеры сгорания от окружающей среды при посадке его в гнездо. Клапан состоит из тарелки и стержня.

(Преподаватель показывает деталь, рассказывает ее назначение, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Пружина предназначена для создания усилия, необходимого для закрытия клапана и его плотной посадки в седло. В некоторых двигателях на каждый клапан устанавливают две пружины.

(Преподаватель показывает деталь, рассказывает ее назначение, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Коромысло служит для опускания клапана на определенную величину. Оно представляет собой неравноплечий рычаг, изготовленный из стали.

(Преподаватель показывает деталь в сборе с другими и отдельно, рассказывает о ней, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Штанга служит для передачи усилия от толкателя к коромыслу.

(Преподаватель показывает деталь в сборе с другими и отдельно, рассказывает о ней, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Толкатели передают поступательное движение от кулачка распределительного вала на штангу.

(Преподаватель показывает деталь в сборе с другими и отдельно, рассказывает о ней, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Распределительный вал предназначен для своевременного открытия и закрытия клапанов в определенной последовательности.

Заодно с валом изготовлены кулачки и опорные шейки. Каждый кулачок воздействует на один клапан. Взаимное расположение и форма кулачков зависят от порядка работы цилиндров и фаз газораспределения.

(Преподаватель показывает деталь в сборе с другими и отдельно, рассказывает о ней, студенты смотрят, а затем записывают назначение и устройство детали).

Распределительные шестерни необходимы для передачи вращения от коленчатого вала распределительному валу, топливному насосу (у дизелей), масляному насосу и другим механизмам. Для уменьшения шума шестерни изготавливают косозубыми.

(Преподаватель показывает деталь в сборе с другими и отдельно, рассказывает о ней, студенты смотрят, а затем записывают информацию слайда).

Переходим к изучению пятого вопроса плана:

5 Понятие теплового зазора, фаз газораспределения

Все вы знаете, что при нагревании детали расширяются. Также из курса физики вам известно, что у каждого материала существует свой коэффициент линейного расширения. Таким образом, детали при нагревании могут увеличиваться в размерах и с целью предотвращения их столкновения при работе устанавливается тепловой зазор.

(Преподаватель показывает, где устанавливается тепловой зазор)

Тепловой зазор — это зазор между коромыслом и клапаном, который устанавливается с учетом коэффициентов линейных расширений деталей механизма ГРМ.

Читайте также  Регулировка редуктора заднего моста жданкин

(Студенты записывают определение).

Фазы газораспределения — это периоды от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах.

(Преподаватель поясняет значение определения по диаграмме на слайде, студенты записывают определение).

5 Закрепление материала

Итак, мы сегодня рассмотрели назначение, устройство и принцип работы КШМ и ГРМ двигателя, изучили назначение деталей, познакомились с понятиями теплового зазора и фаз газораспределения.

Теперь в качестве закрепления материала предлагаю посмотреть видео, которое наглядно покажет вам, как работают механизмы КШМ и ГРМ.

(Студенты смотрят обучающее видео)

Теперь давайте ответим на представленные на слайде вопросы:

1 Назначение кривошипно-шатунного механизма (КШМ)?

2 Из каких деталей состоит КШМ?

3 Назначение газораспределительного механизма (ГРМ)?

4 Из каких деталей состоит ГРМ?

5 Что такое тепловой зазор?

6 Что такое фазы газораспределения?

(Студенты с помощью преподавателя отвечают на вопросы)

6 Подведение итогов занятия, домашнее задание

1 Выучить назначение и детали КШМ и ГРМ

2 Изучить принцип работы КШМ и ГРМ

3 Выучить понятие теплового зазора, фаз газораспределения

(Студенты записывают домашнее задание, подводятся итоги занятия, выставляются оценки).

Устройство газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания: назначение, принцип работы

Основное назначение газораспределительного механизма (ГРМ ) — своевременная подача горючей смеси из топлива и воздуха (топливо-воздушной смеси) в камеру сгорания и вывода газов из цилиндров двигателя.

Работа ГРМ заключается в своевременном открытии-закрытии впускных и выпускных клапанов за что отвечает клапанный механизм.

ustroistvo grmm

Принцип действия газораспределительного механизма

Работа газораспределительного механизма заключается в синхронном движении двух валов – коленчатого вала и распределительного вала. Параллельное вращение валов обеспечивает своевременное открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов цилиндров двигателя.

Во время вращения распределительного вала его кулачки воздействуют на рычаги, которые в свою очередь передают усилие на клапанные стержни, что и приводит к открытию клапанов.

При дальнейшем вращении распределительного вала клапаны закрываются, благодаря занятию кулачками начальной позиции.

Классификация ГРМ

Современные автомобильные двигатели получили различные типы газораспределительных механизмов, разработка которых была основана на опыте эксплуатации более ранних моделей.

  1. По расположению распределительного вала :

2. По количеству распределительных валов :

один распредвал (SOHC — Single OverHead Camshaft)

два распредвала (DOHC — Double OverHead Camshaft);

3. По числу клапанов – 2, 3, 4, 5;

4. По приводу распределительного вала :

— цепной привод от коленчатого вала;

— шестеренчатый привод от коленчатого вала;

— ременной привод коленчатого вала.

Чаще всего встречается верхнее расположение распределительного вала в головке двигателя – это объясняется простотой конструкции и эффективностью работы, уменьшением массы механизма. Открытие и закрытие клапанов в газораспределительном механизме такого типа осуществляется с помощью толкателей.

Устройство газораспределительного механизма

Устройство газораспределительного механизма двигателя

  1. распределительного вала ;
  2. толкателей ;
  3. клапанов ;
  4. коромысла ;
  5. штанги ;
  6. привода.

1. Распределительный вал. Вращение распределительного вала приводит к своевременному открытию и закрытию клапанов газораспределительного механизма в зависимости от последовательности работы цилиндров двигателя, учитывая фазы газораспределения газов в механизме. Изготавливают распределительный вал из высокопрочной закаленной стали или чугуна. На валу ГРМ имеются опорные шейки и кулачки. Форма кулачков влияет на рабочие процессы распределения горючей смеси и газов, частоту и время открытия, закрытия клапанов. В торце распределительного вала ГРМ крепится звездочка (на которую устанавливается цепь) или шкив привода вала (на которую одевается ремень). Вал устанавливается в корпусе на подшипниках. В целях предотвращения осевых смещений распределительный вал имеет упорный фланец.

2. Толкатели. Толкатели – это детали газораспределительного механизма, которые служат для передачи усилий от кулачков распределительного вала к штангам коромысел. Толкатели изготавливают из высокопрочной стали или чугуна.

Виды толкателей: роликовые, цилиндрические, грибовидные.

Движение толкателей происходит в корпусах, закрепленных на блоке цилиндров или по направляющим.

3. Клапаны. Клапаны служат для подачи горючей смеси в цилиндры двигателя и вывода отработанных газов. Различают впускные и выпускные клапаны. Впускные служат для впуска горючей смеси, а выпускные клапаны служат для выпуска отработавших газов.

Конструкция клапана. Клапан состоит из стержня и головки. НА клапанной головке имеется кромка под 45 градусов для лучшего прилегания клапана. Впускной клапан отличается от выпускного диаметром. Выпускной клапан значительно больше по диаметру, чем впускной, так как объем отработавших газов превышает объем подающейся горючей смеси. Клапаны ГРМ установлены в головке блока цилиндров. Место их соединения называется седлом и имеет конусную форму. Для герметизации цилиндра предназначен клапанный механизм. Для улучшения герметизации цилиндра проводят процесс под названием притирка клапанов.

Впускные клапаны изготавливают из стали с хромистым покрытием, а выпускные клапаны из жаропрочной стали. Седла клапанов изготавливают из жаропрочного чугуна.

Движение стержней клапанов осуществляется по направляющим втулкам, которые изготавливаются из чугуна или стали. Направляющие соединены с головкой блока цилиндров . Клапаны оснащены внутренней и наружной пружинами. Пружины же крепятся с помощью тарелок, сухарей и шайб.

Открытие клапанов осуществляется через усилие, которое передается от распределительного вала на клапан.

Газораспределительный механизм современных двигателей устроен таким образом, что на каждый цилиндр двигателя имеется по два клапана впуска и два клапана выпуска. Для снятия клапанов используют рассухариватели клапанов.

4. Штанги

Штанги служат для передачи усилия от толкателей к коромыслам. Штанги толкателей могут иметь форму полых цилиндрических стержней со стальными наконечниками.

Штанги изготавливают из износостойкого алюминиевого сплава, крепятся с одной стороны к коромыслу, а с другой – к толкателю.

5. Коромысло

Коромысло служит для передачи усилия от штанги к клапанам. Коромысло выполнено в виде рычага с двумя плечами, который крепится на оси. При этом одно плечо длиннее, чем другое (возле штанги).

Коромысла изготавливают из прочной стали. Устанавливают коромысло на оси, которая крепится к головке цилиндров, на специальных втулках. Втулки предназначены для уменьшения трения между осью и коромыслом.

6. Привод распределительного вала

Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала при помощи привода, который может быть, как мы говорили цепной, шестеренчатый, ременной.

Скорость вращения распределительного вала в 2 раза меньше, чем скорость вращения коленчатого вала, что обеспечивается передаточным числом звездочки, либо размером шкива.

Таким образом, за два вращения коленчатого вала, распределительный вал совершит только одно вращение, что необходимо для осуществления одного рабочего цикла.

Часто встречается в обиходе автомобилистов такой термин, как тепловой зазор.

И 35.Устройство КШМ. Газораспределительный механизм. Назначение, устройство, принцип действия.

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение (например, во вращательное движение коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания), и наоборот.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из поршней с шатунами, соединенных с коленчатым валом. Поршни перемещаются в гильзах (втулках) цилиндров.

Поршень воспринимает давление расширяющихся при высокой температуре газов и передает его на шатун. Поршень изготавливается из алюминиевых сплавов. Возвратно-поступательное движение поршня осуществляется в гильзе цилиндра.

Поршень состоит из единых головки и юбки. Головка поршня может иметь различную форму (плоскую, выпуклую, вогнутую и др.), в ней также может быть выполнена камера сгорания (дизельные двигатели). В головке нарезаны канавки для размещения поршневых колец. На современных двигателях используется два типа колец: маслосъемные и компрессионные. Компрессионные кольца препятствуют прорыву газов в картер двигателя. Маслосъемные кольца удаляют излишки масла на стенках цилиндра. В юбке выполнены две бобышки для размещения поршневого пальца, который соединяет поршень с шатуном.

Шатун передает усилие от поршня к коленчатому валу, для этого он имеет шарнирное соединение и с поршнем и с коленчатым валом. Шатуны изготавливаются, как правило, из стали путем штамповки или ковки.

Конструктивно шатун состоит из верхней головки, стержня и нижней головки. В верхней головке размещается поршневой палец. Предусматривается вращение поршневого пальца в головке шатуна и бобышках поршня. Такой палец имеет название «плавающий». Стержень шатуна имеет двутавровое сечение. Нижняя головка выполнена разборной, что позволяет обеспечить соединение с шейкой коленчатого вала. Современной технологией является контролируемое раскалывание цельной нижней головки шатуна. Благодаря неповторимой поверхности излома обеспечивается высокая точность соединения частей нижней головки.

Коленчатый вал воспринимает усилия от шатуна и преобразует их в крутящий момент. Коленчатые валы изготавливаются из высокопрочного чугуна и стали. Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками. Щеки выполняют функцию уравновешивания всего механизма. Коренные и шатунные шейки вращаются в подшипниках скольжения, выполненных в виде разъемных тонкостенных вкладышей. Внутри шеек и щек коленчатого вала просверлены отверстия для прохода масла, которое к каждой их шеек подается под давлением.

На конце коленчатого вала устанавливается маховик.

Газораспределительный механизм (ГРМ) — механизм управления фазами газораспределения двигателя внутреннего сгорания.

Состоит из распределительного вала — или нескольких валов — и механизмов привода к ним, клапанов, открывающих и закрывающих впускные и выхлопные отверстия в камерах сгорания, и передаточных звеньев — толкателей, штанг, коромысел и некоторых вспомогательных деталей (регулировочных элементов, клапанных пружин, системы поворота клапанов и проч.)

Клапаны непосредственно осуществляют подачу в цилиндры воздуха (топливно-воздушной смеси) и выпуск отработавших газов. Клапан состоит из тарелки и стержня. На современных двигателях клапаны располагаются в головке блока цилиндров, а место соприкосновения клапана с ней называется седлом. Различают впускные и выпускные клапаны.

Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью пружины, а открывается при нажатии на стержень. Пружина закреплена на стержне с помощью тарелки пружины и сухарей. Клапанные пружины имеют определенную жесткость, обеспечивающую закрытие клапана при работе. Для предупреждения резонансных колебаний на клапанах может устанавливаться две пружины меньшей жесткости, имеющие противоположную навивку.

Большинство современных ДВС имеют по два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр. Помимо данной схемы ГРМ используется: двухклапанная схема (один впускной, один выпускной), трехклапанная схема (два впускных, один выпускной), пятиклапанная схема (три впускных, два выпускных). Использование большего числа клапанов ограничивается размером камеры сгорания и сложностью привода.

Читайте также  Полировальные пасты для авто

Открытие клапана осуществляется с помощью привода, обеспечивающего передачу усилия от распределительного вала на клапан. В настоящее время применяются две основные схемы привода клапанов: гидравлические толкатели и роликовые рычаги.

Роликовые рычаги в качестве привода клапанов более предпочтительны, т.к. имеют меньшие потери на трение и меньшую массу. Роликовый рычаг (другие наименования – коромысло, рокер, от английского «коромысло») одной стороной опирается на стержень клапана, другой – на гидрокомпенсатор (в некоторых конструкциях на шаровую опору). Для снижения потерь на трение место сопряжения рычага и кулачка распределительного вала выполнено в виде ролика.

С помощью гидрокомпенсаторов в приводе клапанов реализуется нулевой тепловой зазор во всех положениях, обеспечивается меньший шум и мягкость работы. Конструктивно гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Гидравлический компенсатор, расположенный непосредственно на толкателе клапана, носит название гидравлического толкателя (гидротолкателя).

Распределительный вал обеспечивает функционирование газораспределительного механизма в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров и фазами газораспределения. Он представляет собой вал с расположенными кулачками. Форма кулачков определяет фазы газораспределения, а именно моменты открытия-закрытия клапанов и продолжительность их работы. Существенное повышение эффективности ГРМ, а следовательно и улучшение характеристик двигателя дают различные системы изменения фаз газораспределения.

На современных двигателях распределительный вал расположен в головке блока цилиндров. Он вращается в подшипниках скольжения, выполненных в виде опор. Используются как разъемные опоры, так и неразъемные (вал вставляется с торца). В некоторых двигателях в опорах используются тонкостенные вкладыши. От перемещения в продольном направлении распределительный вал удерживается упорным подшипником, который располагается со стороны привода вала. К опорам распределительного вала по индивидуальным каналам и под давлением подается масло из системы смазки.

Неисправности, регулировка и ТО двигателя (ГРМ, кривошипношатунный механизмы)

1. Основные неисправности двигателя (кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы)

Рассмотрим наиболее характерные неисправности двигателей автомобилей и перечислим основные причины их возникновения. Двигатель работает неустойчиво или останавливается на холостом ходу. Основные причины: неисправности системы питания, зажигания; повышенный износ кривошипно-шатунного (КШМ) и газораспределительного (ГРМ) механизмов.

Двигатель развивает недостаточную мощность. Основные причины: плохое наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью; недостаточная компрессия; перегрев двигателя; неисправности системы питания, зажигания; повышенный износ кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения; прогорание прокладки головки блока.

Увеличенный расход топлива и повышенная токсичность отработавших газов. Основные причины: неисправности системы питания, зажигания и механизма газораспределения.

Дымный выхлоп. Основные причины: при черном выхлопе — переобогащение смеси, при синем — сгорание масла в выпускной системе из-за повышенного уровня в картере двигателя или износа цилиндропоршневой группы.

Выстрелы в глушителе. Основные причины: неплотное закрытие выпускного клапана или его подгорание; богатая смесь.

Хлопки во впускном трубопроводе. Основные причины: неплотное закрытие впускного клапана; бедная смесь.

Повышенный расход масла. Основные причины: износ или закоксовывание поршневых колец; износ поршней и стенок цилиндров, маслоотражательных колпачков и направляющих втулок клапанов; засорение системы вентиляции картера.

Недостаточное давление масла в двигателе. Основные причины: износ коренных и шатунных шеек и подшипников коленчатого вала; неисправности системы смазки.

Стуки и шумы при работе двигателя. Основная причина: износ деталей кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов двигателя.

2. Регулировочные работы и ТО двигателя (ГРМ, кривошипношатунный механизмы)

В случае необходимости, а для старых моделей двигателей периодически, при ТО осуществляется проверка крепления головки блока цилиндров в определенной последовательности (рис. 1) моментом затяжки, индивидуальным для каждого двигателя.

Общий принцип затяжки: болты начинают затягивать от центра, удаляясь к периферии по спирали. Чугунную головку крепят в горячем состоянии, а головку из алюминиевого сплава — в холодном.

После пробега каждых 50…200 тыс. км (в зависимости от модели двигателя) меняется зубчатый ремень привода ГРМ. После установки зубчатого ремня следует проверить и при необходимости установить требуемое натяжение. Проверку производят с помощью специального прибора для измерения натяжения ремней, а при его отсутствии правильность натяжения проверяют поворотом ремня рукой: ремень должен поворачиваться на 90° вокруг своей оси. Натяжение ремня осуществляется натяжным роликом.

Порядок затяжки болтов головки цилиндров

Рис. 1. Порядок затяжки болтов (1…10) головки цилиндров

Обычный прибор для измерения натяжения ремней представляет собой динамометрическое устройство (рис. 2). При измерении планку 1 опирают на шкивы ремня 6 и, надавив на ручку 3 до упора буртика штока 5 в упорную втулку 2, по шкале 4 динамометра определяют приложенное к ремню усилие.

Схема прибора для определения натяжения ремня

Рис. 2. Схема прибора для определения натяжения ремня: 1 — планка; 2 — упорная втулка; 3 — ручка; 4 — шкала динамометра; 5 — буртик штока; 6 — шкивы ремня

Для определения натяжения ремня применяют приборы, в которых используется принцип струны — при разных натяжениях она издает звуки разных октав (рис. 3). Для определения звуковых волн создан специальный акустический прибор, который подносится к ветви ремня. Измерение натяжения ремня производится по вибрации ремня, получаемой при оттягивании ремня пальцем и его отпускании, а считывание подтверждается звуковым сигналом. На дисплей прибора выводится определенная частота колебаний (в герцах) соответствующей степени натяжения. Частоту настройки сравнивают со справочными данными.

При эксплуатации автомобиля в результате изнашивания и нагрева механических частей ГРМ изменяется зазор между рычагами (коромыслами) клапанов и кулачками распределительного вала (в двигателях других типов — между распределительным валом и толкателями, между коромыслами и клапанами). Поэтому периодически (примерно через каждые 30 тыс. км пробега), а также при любых ремонтах механизма или снятии головки блока цилиндров следует проверить и в случае необходимости отрегулировать этот зазор в двигателях, имеющих механический привод клапанов.

Измерение напряжения по звуковым волнам

Рис. 3. Измерение напряжения по звуковым волнам: а — принцип измерения; б — прибор для измерения

Величина теплового зазора для каждого двигателя индивидуальна. В технических характеристиках двигателей могут быть приведены тепловые зазоры как для холодного, так и для горячего двигателя; для горячего двигателя зазор может быть как больше, так и меньше в зависимости от конструкции газораспределительного механизма.

Холодным считают двигатель, температура охлаждающей жидкости в котором ниже 35 °С, что достигается при остывании двигателя после его прогревания в течение не менее 4 ч при температуре окружающей среды 20 °С. Горячим считают двигатель, температура охлаждающей жидкости в котором около 80 °С (момент включения большого контура циркуляции жидкости).

Проверяют и регулируют тепловые зазоры клапанов при закрытых клапанах, т.е. при максимальном удалении вершины кулачка распределительного вала от коромысла (штанги толкателя, толкателя) клапана. Такое положение вала может быть достигнуто различными способами. Проверку зазоров производят с помощью щупа, представляющего набор пластин толщиной 0,02…0,50 мм (рис. 4).

Регулировка зазоров в газораспределительном механизме

Рис. 4. Регулировка зазоров в газораспределительном механизме: 1 — штанга; 2 — контргайка; 3 — регулировочный винт; 4 — отвертка; 5 — коромысло; 6 — щуп; 7 — клапан

Наиболее распространен способ, при котором сначала регулируются зазоры в клапанах первого цилиндра; при этом его поршень находится в ВМТ на такте сжатия. Такт сжатия определяется по возрастанию давления воздуха в цилиндре при движении поршня в ВМТ: необходимо вывернуть свечу зажигания (форсунку), закрыть ее отверстие в блоке цилиндров специальным свистком (пробкой, пальцем) и проворачивать коленчатый вал до сигнала свистка (выталкивания пробки, резкого возрастания давления на палец).

После регулировки тепловых зазоров клапанов первого цилиндра зазоры остальных клапанов регулируют в порядке их работы, каждый раз проворачивая коленчатый вал на 180° (для 4-цилиндровых двигателей), 120° (для 6-цилиндровых) или 144° (для 5-цилиндровых).

Величину зазора «клапан — седло» можно косвенно оценить по количеству сжатого воздуха, прорывающегося через неплотности закрытых клапанов. Для этого сначала снимают валики коромысел, обеспечивая одновременное закрытие клапанов во всех цилиндрах, затем — форсунки (или свечи), а потом в камеру сгорания от компрессора подают сжатый воздух под давлением 0,20…0,25 МПа. В зависимости от назначения проверяемого клапана (впускной или выпускной) индикатор расхода газов КИ-13671 (см. рис. 16) устанавливают на впускном трубопроводе воздухоочистителя или на выпускной трубе. Величина расхода газов через индикатор определяется аналогично измерению количества картерных газов. Если утечка воздуха одного из клапанов превышает допустимую, то головка цилиндров подлежит текущему ремонту.

При диагностировании КШМ на неработающем двигателе определяют зазоры в верхней и нижней головках шатуна. Для этого применяют устройство КИ-11140. Основание 5 данного устройства (рис. 5) с помощью съемного фланца 4 закрепляется вместо форсунки. Внутри корпуса перемещается упор 8, соединенный с ножкой индикатора 1. Корпус имеет специальный патрубок, через него камера сгорания с помощью шланга соединяется с краном управления компрессорно-вакуумной установки КИ-13907, которая создает избыточное давление или разрежение в камере сгорания.

Схема устройства КИ-11140 для определения зазоров в кривошипно-шатунном механизме

Рис. 5. Схема устройства КИ-11140 для определения зазоров в кривошипно-шатунном механизме: 1 — индикатор; 2 — индикаторный штатив; 3 — оправка; 4 — съемный фланец; 5 — основание; 6 — кольцо; 7 — наконечник; 8 — упор

Для проведения измерений поршень в диагностируемом цилиндре устанавливают в положение ВМТ и с помощью установки типа КИ-13907 создают избыточное давление. Поршень опускается вниз, устраняя все зазоры в КШМ. Затем подводят упор 8 до соприкосновения с поршнем, устанавливают шкалу индикатора 1 на нуль и с помощью установки создают разрежение. Поршень начинает двигаться вверх и поочередно устраняет зазоры в КШМ: поршень — палец, палец — втулка верхней головки шатуна, шатунный вкладыш — шейка коленчатого вала. После остановки поршня по шкале индикатора определяют суммарный зазор в КШМ. Поскольку перемещение поршня происходит ступенчато, можно определить составляющие суммарного зазора. Этот метод очень трудоемкий и требует наличия компрессорно-вакуумной установки. При техническом обслуживании двигателя производятся также работы по проверке деталей выпускного тракта (приемная труба, глушитель и др.), крепление опор двигателя, крепление поддона картера двигателя.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: