Автомобіль / Силова установка / Двигун внутрішнього згоряння / Механічна частина двигуна / Газорозподільний механізм

Газорозподільний механізм

Газорозподільний механізм - це система деталей двигуна, яка керує відкриванням і закриванням впускних та випускних клапанів відповідно до положення поршнів і колінчастого вала. Механізм забезпечує наповнення циліндрів свіжим зарядом, випуск відпрацьованих газів, герметичність камер згоряння та правильні фази роботи двигуна.

Зразок правильного англійського перекладу: газорозподільний механізм - Valve Train, Valvetrain або Valve Timing Mechanism; фази газорозподілу - Valve Timing; розподільний вал - Camshaft; впускний клапан - Intake Valve; випускний клапан - Exhaust Valve; пружина клапана - Valve Spring; штовхач клапана - Valve Tappet або Valve Lifter; гідрокомпенсатор - Hydraulic Lifter; коромисло - Rocker Arm; регулятор розподільного вала - Camshaft Adjuster або Cam Phaser; змінні фази газорозподілу - Variable Valve Timing; підйом клапана - Valve Lift; перекриття клапанів - Valve Overlap; зазор клапана - Valve Clearance; перевірка фаз - Valve Timing Inspection.

Газорозподільний механізм пов'язаний із приводом ГРМ, але не є його повним синонімом. Привід синхронізує колінчастий і розподільний вали за допомогою ременя, ланцюга або зубчастої передачі. Сам газорозподільний механізм додатково охоплює розподільний вал, клапани, пружини, напрямні, сідла, штовхачі, коромисла, гідрокомпенсатори та системи зміни фаз і підйому клапанів.

Для обслуговування й ремонту можуть бути потрібні комплекти ГРМ, ремені ГРМ, натяжні ролики ременя ГРМ, натягувачі ременя ГРМ, обвідні ролики ременя ГРМ, ланцюги ГРМ, натягувачі ланцюга ГРМ, заспокоювачі ланцюга ГРМ, клапани, напрямні, рокери, регулювальні шайби, прокладки та сальники. Деталі підбирають за VIN, кодом двигуна, датою виробництва, типом привода й системою зміни фаз.

Головний принцип: несправність газорозподільного механізму не визначають лише за шумом або кодом помилки. Потрібно перевірити механічні фази, стан привода, тиск оливи, клапанні зазори, компресію та фактичне положення розподільних валів.
  • Не запускайте двигун після підозри на перескок або обрив привода ГРМ.
  • Не прокручуйте колінчастий і розподільні вали незалежно один від одного, якщо поршні можуть контактувати з клапанами.
  • Не визначайте положення валів лише за нанесеними фарбою мітками попереднього ремонту.
  • Не використовуйте болт шківа або фазорегулятора повторно, якщо виробник визначає його одноразовим.
  • Не затягуйте шестерні розподільних валів без передбачених фіксаторів.
  • Не встановлюйте ремінь або ланцюг із забрудненням моторною оливою, антифризом чи розчинником.
  • Не замінюйте лише ремінь, якщо ролики, натягувач або водяний насос входять до регламентного комплекту.
  • Не встановлюйте гідронатягувач без підготовки та розблокування за процедурою.
  • Не регулюйте клапанні зазори за універсальними значеннями.
  • Не робіть висновок про розтяг ланцюга лише за коротким шумом без перевірки тиску оливи, натягувача та фаз.

Призначення газорозподільного механізму

Механізм повинен:

  • відкривати впускні клапани в потрібний момент;
  • закривати їх для стискання заряду;
  • утримувати камеру згоряння герметичною;
  • відкривати випускні клапани для видалення газів;
  • забезпечувати потрібний підйом клапанів;
  • підтримувати задані фази в усьому діапазоні обертів;
  • змінювати фази або підйом клапанів, якщо це передбачено конструкцією.

Основні складові

До газорозподільного механізму можуть входити:

  • один або кілька розподільних валів;
  • впускні та випускні клапани;
  • пружини й тарілки клапанів;
  • сухарі клапанів;
  • напрямні втулки та сідла;
  • штовхачі;
  • гідрокомпенсатори;
  • коромисла або рокери;
  • регулювальні шайби;
  • фазорегулятори;
  • електромагнітні клапани керування фазами;
  • датчики положення розподільних валів;
  • ремінний, ланцюговий або зубчастий привід.

Типи компонування

Нижнє розташування розподільного вала

Вал розташований у блоці циліндрів і передає рух клапанам через штовхачі, штанги та коромисла. Така система має більше проміжних деталей і більшу інерцію.

Один верхній розподільний вал

Схема SOHC використовує один вал у головці блока. Він може керувати всіма клапанами безпосередньо або через коромисла.

Два верхні розподільні вали

У схемі DOHC один вал зазвичай керує впускними, а другий - випускними клапанами. Конструкція спрощує використання кількох клапанів на циліндр і незалежного регулювання фаз.

Фази газорозподілу

Клапани відкриваються та закриваються не точно у верхній або нижній мертвій точці. Для наповнення й очищення циліндрів фази мають випередження, запізнення та період перекриття.

На фази впливають:

  • положення колінчастого й розподільних валів;
  • розтяг ланцюга;
  • правильність установлення ременя;
  • стан шестерень і шпонок;
  • робота фазорегуляторів;
  • тиск і чистота моторної оливи;
  • електромагнітні клапани керування;
  • механічний знос розподільних валів і опор.

Привід ГРМ

Ремінний привід

Ремінь ГРМ працює тихо й має невелику масу, але старіє від часу, температури, перегинів і забруднення. Разом із ременем перевіряють ролики, натягувач, шківи, кришки, сальники й водяний насос, якщо він приводиться тим самим ременем.

Ланцюговий привід

Ланцюг ГРМ працює в моторній оливі. Його ресурс залежить від оливи, тиску, натягувача, напрямних, зірочок і режимів експлуатації. Ланцюг не є безстроковою деталлю.

Зубчастий привід

Шестерні мають високу точність і ресурс, але їх зношування може створювати люфт, шум і зміщення фаз. Ремонт потребує контролю зачеплення та осьового положення валів.

Змінні фази газорозподілу

Система VVT змінює кутове положення розподільного вала відносно привода. Вона може покращувати тягу, економічність, запуск і токсичність вихлопу.

До системи входять:

Помилка кореляції валів може виникати через механічно зміщені фази, несправний фазорегулятор, низький тиск оливи, забруднений клапан, пошкоджений датчик або проводку.

Змінний підйом клапанів

Частина двигунів додатково змінює висоту або тривалість відкривання клапанів. Для цього використовують перемикання профілів кулачків, ексцентрикові механізми, керовані рокери або електрогідравлічні системи.

Несправність може спричинити втрату потужності, нестабільний холостий хід, помилки керування та обмеження обертів.

Клапанний зазор

Зазор компенсує теплове розширення деталей. Він може регулюватися:

  • гвинтом і контргайкою;
  • регулювальними шайбами;
  • підбором штовхачів;
  • автоматично гідрокомпенсаторами.

Малий зазор може не дозволяти клапану повністю закритися, що спричиняє втрату компресії й прогар. Великий зазор створює шум, ударні навантаження та зменшує фактичний підйом клапана.

Змащування механізму

Розподільні вали, опори, кулачки, штовхачі, рокери, гідрокомпенсатори й фазорегулятори залежать від моторної оливи. Проблеми виникають через:

  • низький рівень;
  • невідповідну в'язкість;
  • забруднення каналів;
  • низький тиск;
  • довгі інтервали заміни;
  • пошкоджений масляний фільтр;
  • герметик у каналах головки блока.

Типові несправності

  • знос розподільного вала;
  • зношування опор і втулок вала;
  • зношування штовхачів і рокерів;
  • заклинювання гідрокомпенсатора;
  • ослаблення або руйнування пружини клапана;
  • зношування напрямної клапана;
  • прогар клапана або сідла;
  • зміна клапанного зазору;
  • забруднення фазорегулятора;
  • заклинювання клапана VVT;
  • зміщення шестерні або пошкодження шпонки;
  • розтяг ланцюга ГРМ;
  • зношування напрямних і натягувача;
  • обрив ременя ГРМ;
  • перескок ременя або ланцюга;
  • витік через сальник розподільного вала;
  • деформація клапанів після контакту з поршнями.

Можливі симптоми

  • металевий шум після холодного запуску;
  • цокання у верхній частині двигуна;
  • нерівний холостий хід;
  • тривалий запуск;
  • зниження потужності;
  • провал тяги на певних обертах;
  • підвищена витрата пального;
  • пропуски запалювання;
  • низька компресія;
  • вакуумні пульсації у впуску;
  • помилки положення або кореляції валів;
  • аварійний режим;
  • відсутність запуску після перескоку або обриву;
  • витік оливи біля кришки ГРМ або сальників.

Ці симптоми не є специфічними. Подібну поведінку можуть створювати система запалювання, паливна система, підсмоктування повітря, низька компресія, забитий випуск або несправні датчики.

Діагностика без розбирання

Перевірка може включати:

  • читання кодів і параметрів сканером;
  • порівняння заданого й фактичного кута розподільного вала;
  • аналіз кореляції датчиків колінчастого й розподільного валів;
  • перевірку рівня, тиску та стану моторної оливи;
  • прослуховування холодного й прогрітого двигуна;
  • вимірювання компресії;
  • пневмотест циліндрів;
  • вакуумний тест;
  • ендоскопію;
  • огляд ременя, ланцюга й натягувача через доступні отвори;
  • перевірку фаз газорозподілу.

Перевірка механічних фаз

Перед перевіркою ідентифікують код двигуна й сервісну процедуру. Залежно від конструкції застосовують:

  • фіксатор колінчастого вала;
  • планку або фіксатори розподільних валів;
  • індикатор положення поршня;
  • контрольні отвори й штифти;
  • заводські мітки на шестернях;
  • діагностичний осцилограф.

Збіг намальованих міток не замінює встановлення валів у контрольне положення за документацією.

Перевірка ременя ГРМ

Оцінюють:

  • вік і підтверджений пробіг;
  • тріщини й розшарування;
  • зношування або виривання зубців;
  • сліди оливи й антифризу;
  • положення на шківах;
  • натяг;
  • стан роликів;
  • шум і люфт підшипників;
  • роботу натягувача;
  • стан водяного насоса;
  • цілісність кришок.

Відсутність видимих тріщин не скасовує регламент заміни за часом і пробігом.

Перевірка ланцюга ГРМ

Оцінюють:

  • шум на холодному запуску;
  • вихід штока натягувача;
  • стан напрямних;
  • зношування зірочок;
  • помилки кореляції валів;
  • фактичні кути фаз;
  • тиск моторної оливи;
  • зворотний клапан і масляні канали натягувача;
  • наявність пластику або металу в піддоні й фільтрі.

Окремо проводять перевірку стану ланцюга ГРМ. Заміна одного натягувача не усуває зношування ланцюга, напрямних і зірочок.

Перевірка клапанів і розподільного вала

Після зняття кришки перевіряють:

  • кулачки розподільного вала;
  • опори й шийки;
  • осьовий люфт;
  • масляні канали;
  • штовхачі та рокери;
  • гідрокомпенсатори;
  • пружини й тарілки клапанів;
  • фіксацію сухарів;
  • клапанні зазори;
  • стан фазорегуляторів.

Зношений кулачок може зменшувати підйом клапана без вираженого падіння статичної компресії.

Наслідки зміщення фаз

Невелике зміщення може спричинити:

  • поганий запуск;
  • нерівний холостий хід;
  • втрату тяги;
  • помилки кореляції;
  • підвищену витрату пального;
  • зростання токсичності вихлопу.

Значний перескок або обрив у двигуні з можливим контактом клапанів і поршнів може призвести до деформації клапанів, пошкодження напрямних, поршнів, розподільних валів і головки блока.

Ремонт

Залежно від результатів можуть виконувати:

  • регулювання клапанних зазорів;
  • заміна гідрокомпенсаторів або штовхачів;
  • заміна рокерів;
  • заміна розподільного вала;
  • ремонт головки блока;
  • заміна клапанів, напрямних і сідел;
  • очищення або заміна клапана VVT;
  • заміна фазорегулятора;
  • заміна ременя, роликів і натягувача;
  • заміна ланцюга, напрямних, натягувача й зірочок;
  • усунення витоку оливи;
  • відновлення тиску оливи;
  • заміна пошкоджених поршнів після контакту з клапанами.

Що перевіряють після ремонту

  • правильне положення валів;
  • можливість ручного прокручування двигуна;
  • натяг ременя або положення натягувача;
  • затягування одноразових болтів;
  • клапанні зазори;
  • рівень і тиск моторної оливи;
  • відсутність витоків;
  • компресію за потреби;
  • заданий і фактичний кути фаз;
  • відсутність повторних кодів;
  • шум після холодного запуску;
  • роботу двигуна після прогрівання;
  • тягу під навантаженням.

Практичні випадки

Ланцюг шумів лише кілька секунд після запуску

Причиною виявився не тільки ланцюг, а й зношений натягувач, який втрачав тиск після стоянки. Заміна лише ланцюга не усунула б холодний шум.

Помилку фаз помилково приписали датчику

Електричний сигнал датчика був справним. Механічна перевірка показала перескок привода на один зуб після неправильного встановлення ременя.

Двигун цокав після заміни оливи

В'язкість не відповідала вимогам, а один гідрокомпенсатор повільно наповнювався. Після відновлення правильної оливи шум зменшився, але зношений компенсатор потребував заміни.

Низька компресія без пошкодження поршневих кілець

Надто малий клапанний зазор не дозволяв випускному клапану повністю закриватися. Після ремонту сідла й регулювання герметичність відновилася.

Новий ремінь швидко змістився до краю шківа

Причиною був перекошений натяжний ролик і пошкоджене посадочне місце. Повторна заміна ременя без усунення перекосу призвела б до його руйнування.

Фазорегулятор замінили без перевірки тиску оливи

Новий регулятор також працював нестабільно. Причиною був низький тиск у головці через забруднений канал і зношені опори розподільного вала.

Типові помилки

  • вважати газорозподільний механізм лише ременем або ланцюгом;
  • міняти датчик без перевірки механічних фаз;
  • не перевіряти тиск і специфікацію моторної оливи;
  • оцінювати ланцюг лише за пробігом;
  • встановлювати ремінь за старими фарбованими мітками;
  • не використовувати фіксатори валів;
  • прокручувати вали незалежно на інтерференційному двигуні;
  • повторно використовувати одноразові болти;
  • замінювати ремінь без роликів і натягувача;
  • не усувати витік оливи на ремінь;
  • замінювати один натягувач при зношеному ланцюзі;
  • ігнорувати напрямні й зірочки;
  • регулювати клапани на неправильній температурі;
  • не перевіряти підйом зношених кулачків;
  • вважати відсутність кодів доказом правильних фаз;
  • не прокручувати двигун вручну після складання;
  • запускати двигун при підозрі на контакт клапанів із поршнями.

Товарні групи TESMA

Часті питання

Газорозподільний механізм і привід ГРМ - це те саме?

Ні. Привід синхронізує вали, а газорозподільний механізм також містить клапани, розподільні вали, пружини, штовхачі, рокери та системи зміни фаз.

Що відбувається при зміщенні фаз?

Погіршуються наповнення й очищення циліндрів. Можливі важкий запуск, нестабільна робота, втрата потужності, помилки кореляції та контакт клапанів із поршнями.

Чи може ланцюг ГРМ розтягнутися?

Так. Зношуються шарніри ланок, напрямні, натягувачі та зірочки. У результаті збільшується фазове відхилення.

Чи можна оцінити ремінь лише візуально?

Ні. Ремінь може мати критичний вік або внутрішнє пошкодження без очевидних зовнішніх тріщин.

Чому ланцюг шумить лише на холодну?

Перевіряють натягувач, зворотний клапан, тиск оливи, напрямні, ланцюг і фазорегулятори.

Що означає помилка кореляції колінчастого й розподільного валів?

Вона вказує на невідповідність сигналів, але причиною можуть бути механічні фази, фазорегулятор, клапан VVT, датчик, проводка або сигнальне колесо.

Чому неправильний клапанний зазор небезпечний?

Малий зазор може призвести до втрати герметичності й прогару клапана, а великий - до шуму, ударного зношування та зменшення підйому.

Чи потрібно міняти водяний насос разом із ременем?

Якщо насос приводиться ременем ГРМ і входить до регламентної процедури, його стан або заміну враховують під час того самого ремонту.

Чи можна повторно використовувати болт фазорегулятора?

Лише якщо це прямо дозволено виробником. Багато таких болтів працюють із кутовим дотягуванням і є одноразовими.

Коли після обриву ременя потрібно знімати головку блока?

Якщо конструкція допускає контакт клапанів із поршнями або компресія й пневмотест показують втрату герметичності, головку дефектують.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще прочитати по цій темі

Висновок

Газорозподільний механізм керує наповненням і очищенням циліндрів, герметичністю камер згоряння та фазами роботи двигуна. До нього належать не тільки ремінь або ланцюг, а й розподільні вали, клапани, пружини, штовхачі, рокери, гідрокомпенсатори та фазорегулятори.

Діагностика повинна поєднувати перевірку механічних фаз, привода ГРМ, клапанних зазорів, тиску оливи, компресії та електронного керування. Заміна деталей без локалізації причини може не усунути шум, помилку фаз або нестабільну роботу двигуна.