Классификация, устройство и принцип работы грм двигателя

Общая схема и взаимодействие частей

Своевременное открытие впускных и выхлопных клапанов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания обеспечивается работой газораспределительного механизма или ГРМ.

Данное устройство состоит из распределительного вала с кулачками, необходимого количества коромысел или толкателей клапанов, пружин и собственно клапанов. Шестерня распредвала, ремень или цепь, используемые для передачи вращения от коленвала, и механизм натяжения цепи так же являются частью ГРМ.

Для достижения такой точности по времени открытия впускных и выхлопных клапанов, газораспределительный механизм синхронизирован с оборотами коленчатого вала двигателя. Ремень или цепь передает вращение распределительному валу, кулачки которого, нажимая на коромысла, открывают поочередно впускные и выпускные клапаны ГРМ.

Устройство газораспределительного механизма

В современных моторах газораспределительный механизм располагается в головке блока цилиндров двигателя. В его состав входят следующие основные элементы:

1. Распределительный вал. Это сложная по конструкции деталь, которая изготавливается из прочной стали или чугуна с высокой точностью обработки. В зависимости от конструкции ГРМ распредвал может устанавливаться в головке блока цилиндров или в картере двигателя (такая компоновка сейчас не применяется). Это основная деталь, которая отвечает за последовательное открытие и закрытие клапанов. Распределительный вал

На валу имеются опорные шейки и кулачки, которые и толкают стержень клапана или коромысло. Форма кулачка имеет строго определенную геометрию, поскольку от этого зависит длительность и степень открытия клапана. Также кулачки выполнены разнонаправленными, чтобы обеспечивать попеременную работу цилиндров.

Привод. Крутящий момент от коленчатого вала передается через привод на распределительный вал. Привод бывает разным в зависимости от конструктивного решения. Шестерня коленвала в два раза меньше шестерни распредвала. Таким образом, коленчатый вал вращается в два раза быстрее. В зависимости от типа привода в его состав входят:

• цепь или ремень;
• шестерни валов;
• натяжитель (натяжной ролик);
• успокоитель и башмак.

Впускные и выпускные клапаны. Они расположены в головке блока цилиндров и представляют собой стержни с плоской головкой на одном конце, которая называется тарелкой. Впускные и выпускные клапаны отличаются по конструкции. Впускной изготавливается цельной деталью. Также он имеет больший диаметр тарелки для обеспечения лучшего наполнения цилиндра свежим зарядом. Выпускной часто изготавливают из жаропрочной стали и с полым стержнем для лучшего охлаждения, так как в работе он подвергается более высоким температурам. Внутри полости находится натриевый наполнитель, который легко плавится и отводит часть тепла от тарелки к стержню. Впускные и выпускные клапаны с пружинами

На тарелках клапанов сделаны специальные фаски, которые обеспечивают более плотное прилегание к отверстиям в головке блока цилиндров. Это место называется седлом. Кроме самих клапанов, в механизме предусмотрены дополнительные элементы, обеспечивающие его правильную работу:

• Пружины. Возвращают клапаны в исходное положение после нажатия.
• Маслосъемные колпачки. Представляют собой специальные уплотнители, которые не допускают попадания масла в камеру сгорания по стержню клапана.
• Направляющая втулка. Устанавливается в корпус ГБЦ и обеспечивает точное движение клапана.
• Сухари. С их помощью пружина крепится на стержне клапана.

Толкатели. Через толкатели передается усилие от кулачка распредвала на стержень. Изготавливаются из высокопрочной стали. Они бывают разных видов (механические (стаканы), роликовые, гидрокомпенсаторы). Тепловой зазор между механическими толкателями и кулачками распредвала регулируется вручную. Гидрокомпенсаторы или гидротолкатели автоматически поддерживают нужный тепловой зазор и не требуют регулировки.

Коромысло или рычаги. Простое коромысло представляет собой двуплечный рычаг, который совершает качательные движения. В различной компоновке коромысла могут работать по-разному.
Коромысло

Системы изменения фаз газораспределения. Данные системы устанавливаются не на все двигатели. Более подробно про устройство и принцип работы CVVT можно прочитать в отдельной статье на нашем сайте.

Установка распределительных валов

Особенности конструкции двигателя вынуждают производителей устанавливать иногда до четырех распредвалов.

Если клапанов 2 или 3, на цилиндр ставится только один распредвал. Если клапанов 4, то устанавливает один или два распредвала. К примеру, в системах DOHC используется два вала, один из которых управляет впуском, а второй выпуском.

Как правило, конструкцию двигателей и смежных узлов стараются упростить, иногда во вред геометрии. Оппозитные, равно как и V-образные двигатели, обзавелись одним распредвалом в развале, или же по одному под головку блока цилиндров. В порядке исключения вы можете увидеть интересное рядное расположение – здесь распредвал один, хотя клапанов четыре. Пример: Mitsubishi Lancer 4G18.

В большинстве современных автомобилей валы устанавливаются прямо над клапанами. Такая система называется «Cam-in-Head» — находящиеся выше кулачки оказывают давление на толкатели напрямую.

Причины снижения давления масла и их устранение

Прежде всего следует отметить, что падение давления масла — это неисправность, которая является общей «болезнью» всех двигателей семейства ЗМЗ, независимо от их модели. Нет никаких особых нюансов, связанных с этой неисправностью и характерных для какого-то отдельного двигателя из семейства ЗМЗ. По этой причине ниже будут рассмотрены причины падения масляного давления в двигателе ЗМЗ-409, который на сегодняшний день является самым популярным в нашей стране. Здесь же следует сказать о том, что самой распространённой причиной падения давления масла является неверный коэффициент вязкости, он же SAE. Из-за этой ошибки водителя моторное масло в жаркую погоду может стать слишком жидким. Или наоборот, в сильный мороз оно может быстро загустеть. Поэтому прежде чем искать проблему в моторе, автовладельцу следует задать себе простой вопрос: а то ли масло я залил?

Резкое падение масла в моторе

Если в двигателе ЗМЗ резко пропадает давление масла, то это может произойти по двум причинам:

не закрывается редукционный клапан в масляном насосе. Если водитель редко меняет масло, оно вырабатывает свой ресурс. В нём появляется осадок и грязь, которая может попасть и в редукционный клапан, вызвав его заклинивание. Решение: слив старого масла, тщательная очистка редукционного клапана, промывка системы смазки керосином, заливка нового масла с правильным коэффициентом вязкости;

Читать дальше: Авито владикавказ автомобили ваз 2109

Если редукционный клапан постоянно открыт, давление масла резко падает

При поломке вала маслонасоса давление может резко упасть

Здесь же следует отметить, что вышеуказанные поломки случаются довольно редко. Для того чтобы это произошло, водитель должен абсолютно «запустить» двигатель и не менять в нём масло годами, либо долгое время пользоваться смазкой, не подходящей по вязкости.

Постепенное падение давления масла

Эта проблема очень часто встречается во всех двигателях семейства ЗМЗ без исключения. Возникнуть она может из-за многих факторов: это и конструкторские ошибки, о которых упоминалось выше, и ненадлежащее обслуживание, и естественный износ деталей, и многое другое. Перечислим самые распространённые причины постепенного падения давления масла:

износ масляного фильтра. Водители «Газелей» настоятельно рекомендуют менять эти фильтры через каждые 5 – 6 тыс. км, а масло менять через каждые 10 тыс. км. Если этого не делать, в масле, каким бы хорошим оно ни было, возникает грязный осадок, который постепенно забивает масляный фильтр. А водитель в этот момент наблюдает вышеуказанные признаки падения масляного давления;

Масляные фильтры на моторах ЗМЗ надо менять как можно чаще

Пружина — основной компонент редукционного клапана в моторе ЗМЗ

Видео: ищем причину падения масляного давления в двигателе ЗМЗ

Итак, причин, вызывающих падение давления масла в двигателях семейства ЗМЗ, существует множество. Некоторые из них являются следствием «врождённых болезней» этого мотора. Другие — результат безалаберности самого водителя, а третьи — результат банального механического износа. Бо́льшую часть этих проблем можно устранить своими силами, а вот капитальный ремонт мотора придётся доверить квалифицированному специалисту.

Всё гениальное просто. Если в вашей «Волге» («Газели», «Соболе», УАЗике и вообще всём, где имеется 406-й движок) стрелка показометра давления масла лежит где-то в красной зоне, лениво и вяло, как член импотента, ненадолго приподымаясь при газовке, не спешите падать в обморок и хвататься за голову, может быть у вас всё ещё остался шанс и вы обойдётесь малой кровью. Сегодня воспользовался советом автора видео и испробовал этот способ. Работает! Правда, использовал несколько другую запчасть, не безымянную китайскую, а пекаровскую, и стоит это сейчас уже далеко не как в конце 2015 года.

[ Новичку: зачитать после просмотра ролика дополнения-советы

] Совет тем, кто будет крутить датчик в первый раз: будьте осторожны, откручивая датчик, не выломайте тройник, выковыривать и менять его в некоторых случаях бывает весьма муторно, неприятно и несколько денежно. Крутите датчик только ключом, рукой можно подкрутить только когда уже будет достаточно усилия мизинца, а то можно сам датчик раскрутить. Не забудьте запомнить какой провод к какому из датчиков идёт, если будете также менять и аварийный датчик на лампу. И постарайтесь не уронить шайбы с винта, зажимающего провод — под машиной их искать тоже гембель. Да, и закручивать со всей дури до упора не надо, а то резьбу сорвёте или тройник лопнет, там кажись конусная резьба — предварительно посмотрите сколько витков резьбы оставалось наружу у прежнего датчика, два-три где-то.

Как самостоятельно произвести замену в моторах ЗМЗ 405, 406, 409

• шлицевая отвёртка;
• ключи на 17 и на 22;
• автомобильный герметик;
• сухая тряпка;
• маркер.

1. Отсоединяем от АКБ провод массы.
2. Шлицевой отвёрткой откручиваем винт, прижимающий наконечник провода питания датчика давления. Отсоединяем провод.
3. Если вы решили заменить оба датчика, этим же инструментом откручиваем крепление провода питания аварийного датчика.
4. Чтобы не перепутать провода, помечаем их маркером.
5. Ключом на 17 откручиваем датчик давления масла. Убираем его в сторону.
6. Ключом на 22 откручиваем датчик аварийного давления масла.
7. Аккуратно протираем посадочные места датчиков, удаляем остатки старого герметика.
8. Штуцеры датчиков смазываем тонким слоем автомобильного герметика. Даём ему немного просохнуть (30 с).
9. Вкручиваем новые датчики, используя ключи на 17 и 22.
10. Подсоединяем провода питания.
11. Подключаем массу к аккумулятору.
12. Проверяем работу датчиков.

Видео: замена датчика давления масла на автомобиле «Газель»

Решитесь ли вы на самостоятельную диагностику и замену датчиков, или прибегнете к помощи специалистов — неважно. Главное — быть уверенным в том, что система смазки работает в штатном режиме и иметь тому подтверждение в виде нормальных показателей соответствующих приборов, нежели рассчитывать на то, что все обойдётся. Наиболее полно оценить состояние масляного насоса 406.1011010-03 двигателя ЗМЗ-40524 автомобилей Газель и Соболь, позволяет проверка его на специальном стенде

Наиболее полно оценить состояние масляного насоса 406.1011010-03 двигателя ЗМЗ-40524 автомобилей Газель и Соболь, позволяет проверка его на специальном стенде.

При низком в системе двигателя ЗМЗ-40524, возможной причиной которого могла послужить неисправность масляного насоса, насос необходимо разобрать и проверить техническое состояние его деталей. При проверке редукционного клапана убедиться, что его плунжер перемещается в отверстии приемного патрубка свободно, без заеданий, а пружина находится в исправном состоянии.

Затем проверить наличие дефектов на рабочей поверхности плунжера и отверстия приемного патрубка насоса, которые могут привести к падению давления в системе смазки и заеданию плунжера. При необходимости мелкие дефекты поверхности отверстия приемного патрубка устранить шлифованием мелкозернистой шкуркой, не допуская увеличения диаметра. Износ отверстия приемного патрубка под плунжер свыше размера диаметром 13,1 мм и плунжера менее размера наружного диаметра 12,92 мм не допускается.

В дальнейшем проверить ослабление пружины. Длина пружины редукционного клапана в свободном состоянии должна быть 50 мм. Усилие сжатия пружины до длины 40 мм должно быть 45+-2,94 Н (4,6+-0,3 кгс). При меньшем усилии пружина подлежит бракованию.

Если на плоскости перегородки имеется значительная выработка от шестерен, необходимо прошлифовать ее до устранения следов выработки, но до размера высоты перегородки не менее 5,8 мм. При значительных износах корпуса, шестерен, запрессованной в корпус насоса оси и других деталей следует заменить изношенную деталь или масляный насос 406.1011010-03 в сборе.

Функции распредвала

В ДВС распредвал отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, то есть за газораспределение непосредственно в камере сгорания двигателя. От особенностей конструкции мотора и самого распредвала, а также корректной настройки ГРМ, зависит эффективность работы двигателя: мощность, динамика, КПД. Эволюция двигателей влечет за собой и некоторые изменения в форме и функциях распредвала: создаются системы, подстраивающие газораспределение под частоту оборотов, устанавливаются валы на впуск и выпуск по отдельности, и, конечно, меняются материалы и способы обработки металлов.

Принцип работы распредвала

Распредвал находится в развале блока цилиндров. С помощью зубчатой или цепной передачи распредвал приводится в действие от коленчатого вала.

Вращение распределительного вала обеспечивает воздействие кулачков на работу впускного и выпускного клапанов. Это происходит в строгом соответствии с фазами газораспределения и порядком работы цилиндров двигателя.

Для правильной установки фаз газораспределения существуют установочные метки, расположенные на распределительных шестернях или на приводном шкиве. С этой же целью кривошипы коленвала и кулачки распредвала должны быть в строго определенном положении, относительно друг друга.

Благодаря установке, производимой по меткам, соблюдается последовательность чередования тактов – порядок работы цилиндров двигателя. Порядок работы цилиндров зависит от их расположения и конструктивных особенностей коленвала и распредвала.

Как вал приводится в движение

Вращение распредвала осуществляется за счет передающегося момента от коленчатого вала. Встречаются следующие привода:

• Ременной. Внутренняя поверхность зубчатого ремня сцепляется с зубьями, находящими на шкивах, тем самым обеспечивая вращение. К примеру, в двигателях TDI устанавливается эллиптическая шестерня. С ней снижаются тяговые усилия. Также зубчатый ремень приводит в движение некоторые насосы : масляный, высокого давления, охлаждающей жидкости. Средний ресурс такого привода: 100-150 тысяч километров;
• Цепной. Такой привод крайней надежен. Он дополнительно оснащается натяжными роликами и успокоителями. Различают однорядные и двухрядные роликовые цепи.

Специалисты отдельно выделяют зубчатый привод. На деле зубцами могут быть оснащены и цепи, и ремни. При этом нельзя однозначно ответь на вопрос о том, каким образом лучше передавать крутящий момент. Обе разновидности имеют плюсы и минусы.

ЗМЗ-406.Замена распределительных валов

Схема установки и клеймения крышек распределительных валов

I – передняя крышка; II – вал впускных клапанов; III – вал выпускных клапанов.

Снимаем наконечники со свечей зажигания вместе с высоковольтными проводами.

Снимаем катушки зажигания (см. Проверка и замена катушек зажигания). Катушки можно оставить на крышке, отсоединив от них низковольтные провода. Отсоединяем от карбюратора тросы привода дроссельных и воздушной заслонок (см. Снятие карбюратора). Снимаем решетку и верхнюю панель облицовки радиатора (см. Снятие решетки облицовки радиатора и Снятие верхней панели облицовки радиатора). Отсоединяем провода от датчиков температуры и давления масла (см. Замена датчиков указателя температуры, Замена датчиков давления масла) отгибаем скобы крепления проводов…

…и снимаем провода с двигателя.

Ослабляем хомут и отсоединяем малый шланг системы вентиляции картера.

Ключом «на 12» отворачиваем восемь болтов крепления крышки головки блока.

Проворачивая коленчатый вал головкой «на 36», выставляем его в положение ВМТ такта сжатия первого цилиндра, (риска на шкиве коленчатого вала должна совпасть с выступом на передней крышке блока цилиндров,…

…а метки на звездочках распределительных валов должны быть развернуты в противоположные стороны и находиться на уровне верхней кромки головки блока.

ВНИМАНИЕ о время дальнейшей работы не проворачивайте коленчатый вал. Для удобства снимаем топливный насос (см

Снятие топливного насоса двигателя ЗМЗ-4063) и, не отсоединяя шлангов, отводим его в сторону (можно оставить топливный насос на крышке)

Для удобства снимаем топливный насос (см. Снятие топливного насоса двигателя ЗМЗ-4063) и, не отсоединяя шлангов, отводим его в сторону (можно оставить топливный насос на крышке).

Ключом «на 12» отворачиваем четыре болта (два нижних — короткие).

Снимаем переднюю крышку головки блока цилиндров.

. и уплотнительную прокладку.

Шестигранным ключом «на 6» отворачиваем два винта…

…и снимаем верхний успокоитель верхней цепи.

Тем же ключом отворачиваем два винта крепления среднего успокоителя.

Ослабляем натяжение цепи на участке около среднего успокоителя, повернув вал выпускных клапанов по часовой стрелке ключом «на 17» за болт крепления звездочки (или ключом «на 30» за четырехгранник выполненный на валу).

Снимаем средний успокоитель.

Удерживая вал выпускных клапанов ключом «на 30», ключом «на 17» отворачиваем болт крепления звездочки.

Снимаем звездочку с вала выпускных клапанов.

Аналогично отворачиваем болт крепления звездочки вала впускных клапанов.

Снимаем эксцентрик привода топливного насоса…

…и звездочку вала впускных клапанов.

Головкой «на 12» отворачиваем четыре болта крепления передней крышки распределительных валов.

Снимаем переднюю крышку…

…и пластиковые вкладыши ограничения осевого перемещения распределительных валов.

Головкой «на 12» последовательно по пол-оборота ослабляем затяжку болтов крепления крышек распределительного вала до тех пор, пока пружины клапанов не перестанут поджимать валы.

Окончательно отворачиваем болты и снимаем крышки.

Снимаем распределительный вал.

Аналогично снимаем второй распределительный вал. Перед установкой распределительных валов смазываем моторным маслом их опорные шейки, кулачки, а также постели в головке и крышках.

Вал выпускных клапанов устанавливаем штифтом направо (глядя спереди), а впускных — штифтом вверх. При этом валы находятся в устойчивом положении (для наглядности шланг радиатора снят).

Распределительные валы впускных и выпускных валов взаимозаменяемые, но.

ВНИМАНИЕ Обратите внимание на правильное положение штифтов в отверстиях фланцев распределительных валов. Каждую крышку устанавливаем на свое место, согласно порядковому номеру, выбитому на ней

Каждую крышку устанавливаем на свое место, согласно порядковому номеру, выбитому на ней.

Крышки ориентируем так, чтобы выбитая на них цифра была обращена к наружной стороне головки.