Неисправности газораспределительного механизма

Содержание

• О руководстве
• Введение
• Глава 1. Действия в чрезвычайных ситуациях
  • 1. Перегрев двигателя
  • 2. Пуск двигателя от внешнего источника
  • 3. Предохранители
  • 4. Замена колес
  • 5. Буксировка автомобиля
• Глава 2А. Ежедневные проверки и определение неисправностей
  • Проверки на автомобиле до начала движения
  • Запуск двигателя
  • Начало движения
  • Во время движения
  • Определение неисправностей двигателя по состоянию свечей зажигания
  • Таблица причин нарушений в работе автомобиля
  • Виды износа протекторов шин
  • Проверка масла
• Глава 2В. Эксплуатация автомобиля в зимний период
• Глава 2С. Поездка на СТО
• Глава 3. Инструкция по эксплуатации и обслуживанию
  • Обзор автомобиля
  • Эксплуатация автомобиля
  • Техническое обслуживание автомобиля
  • Технические характеристики
• Глава 4. Предостережения и правила техники безопасности при выполнении работ на автомобиле
• Глава 5. Основные инструменты, измерительные приборы и методы работы с ними
  • Базовый комплект необходимых инструментов
  • Методы работы с измерительными приборами
• Глава 6. Механическая часть двигателя
  • Технические данные
  • Обслуживание двигателя
  • Привод газораспределительного механизма
  • Головка блока цилиндров
  • Блок цилиндров и шатунно-поршневая группа
  • Двигатель в сборе
  • Приложение к главе
• Глава 7. Система питания и управления двигателя
  • Система управления двигателя
  • Система питания двигателя
  • Приложение к главе
• Глава 8. Система охлаждения
  • Технические данные
  • Обслуживание системы охлаждения
  • Расширительный бачок
  • Вентилятор системы охлаждения
  • Термостат
  • Радиатор
  • Водяной насос
  • Приложение к главе
• Глава 9. Система смазки
  • Технические данные
  • Масляный насос
  • Масляный поддон
  • Приложение к главе
• Глава 10. Система впуска и выпуска
  • Система впуска
  • Система выпуска
  • Приложение к главе
• Глава 11. Трансмиссия
  • Технические данные
  • Обслуживание
  • Сцепление
  • Коробка передач в сборе
  • Главная передача и дифференциал
  • Приложение к главе
• Глава 12. Приводные валы
  • Приводные валы
  • Уплотнительные манжеты приводных валов
  • Приложение к главе
• Глава 13. Ходовая часть
  • Технические данные
  • Передняя подвеска
  • Задняя подвеска
  • Колеса и шины
  • Приложение к главе
• Глава 14. Тормозная система
  • Технические данные
  • Передние тормозные механизмы
  • Задние тормозные механизмы
  • Гидропривод тормозов и вакуумный усилитель
  • Стояночный тормоз
  • Антиблокировочная система тормозов и ее подсистемы
  • Приложение к главе
• Глава 15. Рулевое управление
  • Технические характеристики
  • Обслуживание рулевого управления
  • Система гидроусилителя рулевого управления и рулевой механизм
  • Рулевое колесо и рулевая колонка
  • Приложение к главе
• Глава 16. Кузов
  • Экстерьер
  • Интерьер
  • Двери
  • Сиденья
  • Бамперы
  • Остекление, зеркала
  • Кузовные размеры
  • Приложение к главе
• Глава 17. Система отопления, вентиляции и кондиционирования
  • Технические данные
  • Обслуживание системы
  • Правила техники безопасности
  • Система кондиционирования
  • Система отопления и вентиляции
  • Приложение к главе
• Глава 18. Пассивная безопасность
  • Технические характеристики и описание
  • Подушки безопасности
  • Ремни безопасности
  • Приложение к главе
• Глава 19А. Электрооборудование двигателя
  • Технические данные
  • Система пуска
  • Система подзарядки. Аккумуляторная батарея
  • Система зажигания
  • Приложение к главе 19А
• Глава 19В. Электрооборудование и электросистемы
  • Аудиосистема
  • Система освещения
  • Очистители и омыватели стекол
  • Приложение к главе
• Глава 20. Электросхемы
  • Использование схем
  • Жгуты электропроводки
  • Электросхемы
    • Электросхемы 1
    • Электросхемы 2
    • Электросхемы 3
    • Электросхемы 4
• Толковый словарь

Конструкция клапанов двигателя

Механизм привода клапанов – это часть более крупного газораспределительного механизма (ГРМ). По конструкции ГРМ может быть с верхним или с нижним расположением клапанов. В современных двигателях чаще применяется первая схема.

Посредством клапана в цилиндр напрямую подается топливовоздушная смесь в точной дозировке. Также может осуществляться подача просто воздуха. Выпуск отработавших газов из цилиндра происходит аналогично при помощи клапана. Поэтому четырехтактный двигатель внутреннего сгорания должен иметь на каждый цилиндр минимум два клапана, чтобы реализовывался принцип его работы.

По прямому назначению клапаны можно поделить на два вида:

• впускной клапан;
• выпускной клапан.

Частью клапана является его тарелка. Конструкция современных двигателей такова, что клапаны расположены в головке блока цилиндров (сокращенно ГБЦ). Место контакта клапана и ГБЦ называется седлом клапана. Седло изготавливают из стали или чугуна и запрессовывают в ГБЦ.

Чтобы цилиндр наполнялся топливно-воздушной смесью или воздухом максимально эффективно, тарелка впускного клапана должна превышать тарелку выпускного по диаметру. Это главное отличие между впускными и выпускными клапанами. Благодаря большему диаметру тарелки впускной клапан наполняет цилиндр воздухом или топливной смесью более качественно.

Однако есть причины для увеличения диаметра тарелки и выпускного клапана. К примеру, это улучшает очистку цилиндров от продуктов горения. Однако нельзя увеличивать диаметры тарелок обоих клапанов до бесконечности – они должны поместиться в геометрические размеры камеры сгорания, расположенной в головке блока цилиндров.

Во время работы клапаны мотора подвергаются большим нагрузкам как по механическим параметрам, так и по температуре. По этой причине изготавливают их из специальных сплавов, способных противостоять высокой температуре и механическому разрушению. Особо усиливают кромку тарелки, да и ей самой придают дополнительную механическую прочность при помощи напыления из керамики. Впускной клапан имеет обычно стержень из цельного куска металла, а вот стержень выпускного содержит внутри полость с натрием. Это обеспечивает ему повышенную теплопроводность для быстрого отведения тепла от тарелки клапана.

Поверхность прикосновения тарелки клапана к блоку цилиндров называется фаской. В этом месте очень нежелательно образование нагара. Чтобы предотвратить такое явление, а также более равномерно распределить тепло, в конструкции механизма клапанов применяется определенное инженерное решение. А именно клапан вращается во время работы двигателя.

В настоящее время чаще всего используются ДВС с четырехклапанной схемой. То есть каждый цилиндр такого мотора имеет два впускных и два выпускных клапана. Когда клапан на впуске опускается, открывается кольцевой проход между седлом и тарелкой. Через этот проход осуществляется наполнение цилиндра топливно-воздушной смесью или просто воздухом. Площадь сечения прохода напрямую влияет на скорость наполнения цилиндра и, как следствие, на производительность мотора.

Кроме вышеописанной схемы, встречаются двух-, трех- и пятиклапанные. У двухклапанной системы один впускной и один выпускной клапан в каждом из цилиндров. Трехклапанная содержит два впускных и один выпускной. Если клапанов пять, три служат для впрыска и два для выпуска отработавших газов. Количество клапанов определяется размером камеры сгорания в конкретном двигателе, типом привода клапанов. Также число клапанов зависит от форсированности ДВС и других показателей.

Клапан открывается за счет нажатия на его стержень. Осуществляет это нажатие привод. Таким образом посредством привода клапана происходит передача усилия от распределительного вала. В современных двигателях реализовано две основных схемы привода: передача движения от гидравлических толкателей или привод, базирующийся на роликовых рычагах.

Закрывается клапан посредством пружины, подобранной по жесткости. Благодаря давлению пружины тарелка клапана герметично перекрывает каналы впуска и выпуска. Для удержания клапана на стержне служат сухари и тарелка клапанной пружины. Однако двигатель в работающем состоянии, особенно при нагрузке, способен вызывать на клапанах резонансные колебания. Для борьбы с этим эффектом устанавливают две пружины, витки которых имеют разное направление.

Регулировка зазора между клапаном и толкателем

Для регулировки зазора необходимо:

1. повернуть рукояткой коленчатый вал до полного закрытия регулируемого клапана;
2. удерживать толкатель ключом в течение всей регулировки;
3. отвернуть вторым ключом контргайку болта на 0,5—1 оборот и поворотом регулировочного болта установить зазор, в котором вставленный щуп соответствующей толщины будет проходить с небольшим усилием;
4. завернуть контргайку, повернуть коленчатый вал на два оборота и щупом снова проверить правильность зазора.

В такой последовательности надо регулировать и остальные клапаны.

В двигателях автомобилей ГАЗ-MM зазор при эксплуатации не регулируют, а устанавливают при ремонте, удлиняя стержень клапана (для уменьшения зазора) в холодном состоянии на оправке или подпиливая торец стержня (для увеличения зазора).

Распределительный вал и его привод.

Основными неисправностями являются износ опорных шеек вала, износ и задиры кулачков и изгиб вала. Эти повреждения вызывают стуки в клапанном механизме, а увеличение зазоров в подшипниках приводит к падению давления масла в системе смазывания.

Для восстановления зазоров в подшипниках распределительного вала восстанавливают, перешлифовывают его опорные шейки, канавки для подачи масла углубляют, чтобы после повторного шлифования масло поступало к деталям двигателя. Шейки вала шлифуют под ближайший ремонтный размер. После шлифования их полируют пастой ГОИ.

При небольшом износе кулачков распределительного вала их зачищают шлифовальной шкуркой, сначала крупнозернистой, затем мелкозернистой. Места выкрашивания металла на торцах вершин кулачков опиливают шлифовальным бруском или наждачной шкуркой до устранения острых кромок. При выкрашивании свыше 3 мм по длине кулачка вал подлежит замене. Если кулачки распределительного вала изношены по высоте, их шлифуют на специальном копировально-шлифовальном станке для распределительных валов. Кулачки вала, имеющие значительный износ, можно восстановить наплавкой с последующим шлифованием.

После ремонта вал промывают и проверяют высоту кулачков. При износе кулачков по высоте более чем на 0,5 мм по сравнению с номинальной высотой вал заменяют, так как при таком износе ухудшается наполнение цилиндров, в результате чего мощность двигателя падает.

Если опорные шейки распределительного вала изношены сверх допустимых пределов, их восстанавливают наплавкой, осталиванием или хромированием, а затем шлифуют.

Изгиб распределительного вала измеряют специальным индикатором и проверяют по средней шейке. Допустимый изгиб (биение) может быть не более 0,10 мм. Если он больше, нужно вал править.

На опорных поверхностях под шейки вала не должно быть царапин и зазоров, а на корпусах подшипников не должно быть трещин. После очистки и промывки распределительного вала проверяют зазор между его шейками и отверстиями опор на головке цилиндра. Для того чтобы определить зазор нужно измерить диаметр шейки распределительного вала, установить соответствующий ей подшипник, закрепить его корпус и измерить внутренний диаметр подшипника, затем вычесть второе значение из первого. Разница значений и есть величина зазора. Измеряют зазор и калиброванной пластмассовой проволокой. Допустимый зазор может быть не более 0,2 мм.

Регулировка цепи привода распределительного вала.

Цепь не должна иметь сколов и трещин. Она считается работоспособной при вытягивании не более чем на 4 мм. Для регулировки натяжения цепи следует отвернуть стопорный болт натяжного устройства на 0,5 оборота. Провернуть коленчатый вал по часовой стрелке на два оборота с отпущенным стопорным болтом натяжного устройства для устранения всех зазоров в приводе распределительного вала, затем стопорный болт завернуть до упора.

Проверка упругости пружин клапанов производится как без снятия их с двигателя, так и после разборки клапанного механизма. Для контроля пружин на двигателе необходимо снять клапанную крышку, установить поршень соответствующего цилиндра в верхнюю мертвую точку такта сжатия прибором КИ-723 измерить усилие, необходимое для сжатия пружин. Если оно окажется меньше предельно допустимого, пружину заменяют или подкладывают под нижнюю опорную тарелку дополнительную шайбу.

Регулировка тепловых зазоров в приводе клапанов необходима для обеспечения эффективной работы и долговечности двигателя. Тепловой зазор в клапанном механизме обеспечивает плотную посадку клапана на седло и компенсирует при работе двигателя тепловое расширение деталей механизма. При увеличенном тепловом зазоре появляется частый металлический стук клапанов, который хорошо прослушивается при малой частоте вращения на холостом ходу. При этом быстро изнашиваются торцы стержней клапанов, наконечников стержней или регулировочных шайб, происходит падение мощности двигателя. Причиной является сокращение времени нахождения клапанов в открытом положении, и как следствие – ухудшение наполнения топливом и очистка цилиндров от отработанных газов.

Неисправности газораспределительного механизма

Основными неисправностями газораспределительного механизма (ГРМ) являются:

• нарушение тепловых зазоров клапанов (на двигателях с регулируемым зазором);
• износ подшипников, кулачков распределительного вала;
• неисправности гидрокомпенсаторов (на двигателях с автоматической регулировкой зазоров);
• снижение упругости и поломка пружин клапанов;
• зависание клапанов;
• износ и удлинение цепи (ремня) привода распределительного вала;
• износ зубчатого шкива привода распределительного вала;
• износ маслоотражающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок;
• нагар на клапанах.

Можно выделить следующие причины неисправностей ГРМ (они, в основном, аналогичны причинам неисправностей кривошипно-шатунного механизма):

• выработка установленного ресурса двигателя и, как следствие, высокий износ конструктивных элементов;
• нарушение правил эксплуатации двигателя, в том числе использование некачественного (жидкого), загрязненного масла, применение бензина с высоким содержанием смол, длительная работа двигателя на предельных оборотах.

Самой серьезной неисправностью газораспределительного механизма является т.н. зависание клапанов, которое может привести к серьезным поломкам двигателя. Причин у неисправности две. Применение некачественного бензина, сопровождающееся отложением смол на стержнях клапана. Другой причиной является резонанс, ослабление или поломка пружин клапанов. В этом случае при достижении поршнем верхней мертвой точки клапан не успевает сесть в «седло». К счастью, данная неисправность на современных автомобилях встречается достаточно редко.

Отдельно необходимо сказать о неисправностях гидрокомпенсаторов. При использовании жидкого или сильно загрязненного масла гидрокомпенсатор перестает выполнять свою основную функцию, а именно автоматически компенсировать зазоры в ГРМ. Дальнейшая эксплуатация двигателя может привести к заклиниванию гидрокомпенсаторов.

Нарушение теплового зазора на двигателях с регулируемым зазором может произойти по причине износа подшипников и кулачков распределительного вала, износа зубчатого шкива привода распределительного вала, а также вследствие неправильной регулировки.

Неисправности ГРМ достаточно сложно диагностировать, т.к. сходные внешние признаки могут соответствовать нескольким неисправностям. Зачастую конкретная неисправность устанавливается непосредственным осмотром конструктивных элементов ГРМ со снятием крышки головки блока цилиндров.

Большинство неисправностей газораспределительного механизма приводит к нарушениям фаз газораспределения, при которых двигатель начинает работать нестабильно и не развивает номинальной мощности.

Внешние признаки и соответствующие им неисправности ГРМ

Признаки	Неисправности
металлический стук в головке блока цилиндров на малых и средних оборотах; снижение мощности двигателя	нарушение теплового зазора клапанов; износ подшипников, кулачков распределительного вала
металлический стук в головке блока цилиндров на холодном двигателе; снижение мощности двигателя
шум в районе привода распределительного вала; выстрелы в глушитель	износ и удлинение цепи (ремня) привода распределительного вала; износ зубчатого шкива привода
синий дым отработавших газов; снижение уровня масла в картере двигателя; снижение мощности двигателя	износ маслоотражающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок; неисправности КШМ
звонкие металлические стуки (детонационные стуки) при разгоне автомобиля; работа двигателя с перебоями	нагар на клапанах; неисправности КШМ; бензин низкого качества
кратковременные провалы в работе холодного двигателя; снижение мощности двигателя; перегрев двигателя	снижение упругости и поломка пружин клапанов; зависание клапанов

Почему ремень ГРМ рвется?

Причины повреждения изделия:

• низкое качество ремня;
• ошибки, допущенные в ходе монтажа или замены;
• выход из строя роликов натяжительного устройства;
• износ зубчиков ремня (зубья изнашиваются постоянно в ходе эксплуатации авто);
• заклинивание помпы;
• попадание инородных предметов в газораспределительный механизм.

Несвоевременная замена

Период эксплуатации современных новых изделий для распределительных механизмов зависит от марки автомобиля и составляет около 150 тысяч километров (на более старых авто этот показатель ниже — около 70 — 100 тыс/км). Если транспортное средство используется в условиях низких температур, ресурс эксплуатации ремня снижается до 60-100 тыс/км. В любом случае специалисты рекомендуют проводить диагностику состояния ремешка ГРМ не реже, чем каждые 15 тыс. км пробега.

Качество запчастей

Качество определяет правильность воспламенения топливовоздушной смеси, что влияет на эффективность функционирования силового агрегата. Установка и использование в машине дешевых изделий может стать причиной слабого натяжения привода, в результате которого ремень быстро лопнет.

Неправильная замена ремня

Ошибки, допущенные при установке ремня ГРМ, приводят к несинхронному отпиранию и закрыванию клапанов, в результате чего мощность двигателя снижается. Причина обычно заключается в слишком слабой или очень высокой натяжке валов. Если замена изделия была выполнена с ошибками, его может разрывать уже через 1-2 тысячи километров пробега.

Характерные признаки неправильной замены:

• изделие съезжает вбок;
• появились или стали заметны трещины на его поверхности;
• раздается необычный звук во время работы двигателя.

Поломка роликов натяжения

Натяжительные ролики предназначаются для натяжки ремня на валах двигателя, благодаря чему он не соскакивает во время работы мотора. Если натяжение окажется слабым, ремешок начнет проскальзывать, что спровоцирует увеличение температуры и быстрый износ вспомогательных агрегатов. При чрезмерном натяжении, изделие может быстро лопнуть, при этом характерным симптомом будет резкий звук из-под капота.

Разрушение зубьев ремня ГРМ

При серьезном износе происходит облом резиновых зубчиков, расположенных в зацеплении с шестеренками валов. При такой проблеме мотор может не запускаться, хотя сам ремень с виду будет целый. Работа силового агрегата в результате разрушения зубьев нарушается, поскольку это приводит к сбою системы зажигания.

Клин помпы

Если помпу заклинило, она может не реагировать на прокручивания, что приводит к сильному натяжению и разрыву ремня во время движения ТС. Такая проблема более актуальна для отечественных транспортных средств.

Инородные элементы

При попадании инородных элементов в распределительный механизм (это могут быть — грязь, мелкие камешки, моторное масло), возможно заклинивание распредвала или коленвала. Во избежание такой проблемы, необходимо периодически выполнять проверку защитной крышки и креплений.

Видео: причины повреждения ремня ГРМ

В видеоролике пользователь Игорь Белов подробно рассказал о том, почему рвет ремень ГРМ.

https://www.youtube.com/watch?v=B7tccCxOFPE

Назначение ремней ГРМ, их виды и периодичность замены

Синхронизация вращения коленчатого вала двигателя и распределительного вала (или валов, если их два) механизма газораспределения – основное назначение ремня ГРМ. Сам процесс синхронизации заключается в том, чтобы обеспечить скорость вращения распределительных валов ровно вдвое меньшую, чем скорость вращения коленчатого вала. Место ремня ГРМ в механизме газораспределения показано на рисунке.

От шкива коленчатого вала двигателя усилие через ремень передаётся на шкивы распределительных валов, обеспечивая их вращение с необходимой скоростью. В свою очередь расположенные на распределительных валах эксцентрики посредством толкателей, коромысел и штанг в строго определённые моменты времени открывают или закрывают клапана, обеспечивая, таким образом движение газов в цилиндрах двигателя.

Проще говоря, обеспечивается классическая схема движения газов в двигателе по тактам: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.

Приведенная схема с использованием ремня ГРМ получила наибольшее распространение в современных двигателях, благодаря ряду преимуществ перед схемами привода распредвалов посредством шестерен (так называемое нижнее расположение распредвала):

• ремень не нуждается в смазке, вынесен за пределы блока цилиндров и располагается в доступном для диагностики и замены месте;
• попутно с газораспределительным механизмом возможен привод других устройств, например, водяного насоса (помпы)
• резиновая основа материала ремня обеспечивает бесшумность работы;

Главный же недостаток ремней ГРМ — риск разрыва и последствий с этим связанных.