Автомобиль / Силовая установка / Двигатель внутреннего сгорания / Механическая часть двигателя / Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм

Газораспределительный механизм - это система деталей двигателя, управляющая открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов в соответствии с положением поршней и коленчатого вала. Механизм обеспечивает наполнение цилиндров свежим зарядом, выпуск отработавших газов, герметичность камер сгорания и правильные фазы работы двигателя.

Образец правильного английского перевода: газораспределительный механизм - Valve Train, Valvetrain или Valve Timing Mechanism; фазы газораспределения - Valve Timing; распределительный вал - Camshaft; впускной клапан - Intake Valve; выпускной клапан - Exhaust Valve; пружина клапана - Valve Spring; толкатель клапана - Valve Tappet или Valve Lifter; гидрокомпенсатор - Hydraulic Lifter; коромысло - Rocker Arm; регулятор распределительного вала - Camshaft Adjuster или Cam Phaser; изменяемые фазы газораспределения - Variable Valve Timing; подъем клапана - Valve Lift; перекрытие клапанов - Valve Overlap; зазор клапана - Valve Clearance; проверка фаз - Valve Timing Inspection.

Газораспределительный механизм связан с приводом ГРМ, но не является его полным синонимом. Привод синхронизирует коленчатый и распределительные валы при помощи ремня, цепи или зубчатой передачи. Сам механизм дополнительно включает вал распределительный, клапаны, пружины, направляющие, седла, толкатели, коромысла, гидрокомпенсаторы и системы изменения фаз и подъема клапанов.

Для обслуживания и ремонта могут потребоваться комплекты ГРМ, ремни ГРМ, натяжные ролики ремня ГРМ, натяжители ремня ГРМ, обводные ролики ремня ГРМ, цепи ГРМ, натяжители цепи ГРМ, успокоители цепи ГРМ, клапаны, направляющие, рокеры, регулировочные шайбы, прокладки и сальники. Детали подбирают по VIN, коду двигателя, дате производства, типу привода и системе изменения фаз.

Главный принцип: неисправность газораспределительного механизма не определяют только по шуму или коду ошибки. Необходимо проверить механические фазы, состояние привода, давление масла, клапанные зазоры, компрессию и фактическое положение распределительных валов.

Не запускайте двигатель после подозрения на перескок или обрыв привода ГРМ.
Не проворачивайте коленчатый и распределительные валы независимо, если поршни могут контактировать с клапанами.
Не определяйте положение валов только по нанесенным краской меткам предыдущего ремонта.
Не используйте болт шкива или фазорегулятора повторно, если производитель определяет его как одноразовый.
Не затягивайте шестерни распределительных валов без предусмотренных фиксаторов.
Не устанавливайте ремень или цепь, загрязненные моторным маслом, антифризом или растворителем.
Не заменяйте только ремень, если ролики, натяжитель или водяной насос входят в регламентный комплект.
Не устанавливайте гидронатяжитель без подготовки и разблокирования по процедуре.
Не регулируйте клапанные зазоры по универсальным значениям.
Не делайте вывод о растяжении цепи только по кратковременному шуму без проверки давления масла, натяжителя и фаз.

Назначение газораспределительного механизма

открывать впускные клапаны в необходимый момент;
закрывать их для сжатия заряда;
удерживать камеру сгорания герметичной;
открывать выпускные клапаны для удаления газов;
обеспечивать необходимый подъем клапанов;
поддерживать заданные фазы во всем диапазоне оборотов;
изменять фазы или подъем клапанов, если это предусмотрено конструкцией.

Основные составляющие

один или несколько распределительных валов;
впускные и выпускные клапаны;
пружины и тарелки клапанов;
сухари клапанов;
направляющие втулки и седла;
толкатели;
гидрокомпенсаторы;
коромысла или рокеры;
регулировочные шайбы;
фазорегуляторы;
электромагнитные клапаны управления фазами;
датчики положения распределительных валов;
ременной, цепной или зубчатый привод.

Типы компоновки

Нижнее расположение распределительного вала

Вал расположен в блоке цилиндров и передает движение клапанам через толкатели, штанги и коромысла. Такая система имеет больше промежуточных деталей и большую инерцию.

Один верхний распределительный вал

Схема SOHC использует один вал в головке блока. Он может управлять всеми клапанами непосредственно или через коромысла.

Два верхних распределительных вала

В схеме DOHC один вал обычно управляет впускными, а второй - выпускными клапанами. Конструкция упрощает применение нескольких клапанов на цилиндр и независимой регулировки фаз.

Фазы газораспределения

Клапаны открываются и закрываются не точно в верхней или нижней мертвой точке. Для наполнения и очистки цилиндров фазы имеют опережение, запаздывание и период перекрытия.

На фазы влияют:

положение коленчатого и распределительных валов;
растяжение цепи;
правильность установки ремня;
состояние шестерен и шпонок;
работа фазорегуляторов;
давление и чистота моторного масла;
электромагнитные клапаны управления;
механический износ валов и опор.

Привод ГРМ

Ременной привод

Ремень ГРМ работает тихо и имеет небольшую массу, но стареет от времени, температуры, перегибов и загрязнения. Вместе с ним проверяют ролики, натяжитель, шкивы, крышки, сальники и водяной насос, если он приводится тем же ремнем.

Цепной привод

Цепь ГРМ работает в моторном масле. Ее ресурс зависит от масла, давления, натяжителя, направляющих, звездочек и режимов эксплуатации. Цепь не является бессрочной деталью.

Зубчатый привод

Шестерни имеют высокую точность и ресурс, но их износ может создавать люфт, шум и смещение фаз. Ремонт требует контроля зацепления и осевого положения валов.

Изменяемые фазы газораспределения

Система VVT изменяет угловое положение распределительного вала относительно привода. Она может улучшать тягу, экономичность, запуск и токсичность выхлопа.

регулятор распределительного вала;
электромагнитный клапан регулировки;
масляные каналы;
сетчатые фильтры;
датчики коленчатого и распределительного валов;
электронный блок управления.

Ошибка корреляции валов может возникать из-за механически смещенных фаз, неисправного фазорегулятора, низкого давления масла, загрязненного клапана, поврежденного датчика или проводки.

Изменяемый подъем клапанов

Некоторые двигатели дополнительно изменяют высоту или продолжительность открытия клапанов. Для этого применяют переключение профилей кулачков, эксцентриковые механизмы, управляемые рокеры или электрогидравлические системы.

Клапанный зазор

Зазор компенсирует тепловое расширение деталей. Он может регулироваться:

винтом и контргайкой;
регулировочными шайбами;
подбором толкателей;
автоматически гидрокомпенсаторами.

Малый зазор может не позволять клапану полностью закрыться, вызывая потерю компрессии и прогар. Большой зазор создает шум, ударные нагрузки и уменьшает фактический подъем клапана.

Смазка механизма

Распределительные валы, опоры, кулачки, толкатели, рокеры, гидрокомпенсаторы и фазорегуляторы зависят от моторного масла. Проблемы возникают из-за:

низкого уровня;
несоответствующей вязкости;
загрязнения каналов;
низкого давления;
длинных интервалов замены;
поврежденного масляного фильтра;
герметика в каналах головки блока.

Типичные неисправности

износ распределительного вала;
износ опор и втулок вала;
износ толкателей и рокеров;
заклинивание гидрокомпенсатора;
ослабление или разрушение пружины клапана;
износ направляющей клапана;
прогар клапана или седла;
изменение клапанного зазора;
загрязнение фазорегулятора;
заклинивание клапана VVT;
смещение шестерни или повреждение шпонки;
растяжение цепи ГРМ;
износ направляющих и натяжителя;
обрыв ремня ГРМ;
перескок ремня или цепи;
утечка через сальник распределительного вала;
деформация клапанов после контакта с поршнями.

Возможные симптомы

металлический шум после холодного запуска;
цоканье в верхней части двигателя;
неровный холостой ход;
длительный запуск;
снижение мощности;
провал тяги на определенных оборотах;
повышенный расход топлива;
пропуски зажигания;
низкая компрессия;
вакуумные пульсации во впуске;
ошибки положения или корреляции валов;
аварийный режим;
отсутствие запуска после перескока или обрыва;
утечка масла возле крышки ГРМ или сальников.

Эти симптомы не являются специфичными. Похожее поведение могут создавать система зажигания, топливная система, подсос воздуха, низкая компрессия, забитый выпуск или неисправные датчики.

Диагностика без разборки

чтение кодов и параметров сканером;
сравнение заданного и фактического угла распределительного вала;
анализ корреляции датчиков коленчатого и распределительного валов;
проверка уровня, давления и состояния моторного масла;
прослушивание холодного и прогретого двигателя;
измерение компрессии;
пневмотест цилиндров;
вакуумный тест;
эндоскопия;
осмотр ремня, цепи и натяжителя;
проверка фаз газораспределения.

Проверка механических фаз

Перед проверкой идентифицируют код двигателя и сервисную процедуру. В зависимости от конструкции применяют:

фиксатор коленчатого вала;
планку или фиксаторы распределительных валов;
индикатор положения поршня;
контрольные отверстия и штифты;
заводские метки на шестернях;
диагностический осциллограф.

Совпадение нарисованных меток не заменяет установку валов в контрольное положение по документации.

Проверка ремня ГРМ

возраст и подтвержденный пробег;
трещины и расслоение;
износ или вырывание зубьев;
следы масла и антифриза;
положение на шкивах;
натяжение;
состояние роликов;
шум и люфт подшипников;
работу натяжителя;
состояние водяного насоса;
целостность крышек.

Отсутствие видимых трещин не отменяет регламент замены по времени и пробегу.

Проверка цепи ГРМ

шум при холодном запуске;
выход штока натяжителя;
состояние направляющих;
износ звездочек;
ошибки корреляции валов;
фактические углы фаз;
давление моторного масла;
обратный клапан и масляные каналы натяжителя;
наличие пластика или металла в поддоне и фильтре.

Отдельно выполняют проверку состояния цепи ГРМ. Замена одного натяжителя не устраняет износ цепи, направляющих и звездочек.

Проверка клапанов и распределительного вала

кулачки распределительного вала;
опоры и шейки;
осевой люфт;
масляные каналы;
толкатели и рокеры;
гидрокомпенсаторы;
пружины и тарелки клапанов;
фиксацию сухарей;
клапанные зазоры;
состояние фазорегуляторов.

Изношенный кулачок может уменьшать подъем клапана без выраженного снижения статической компрессии.

Последствия смещения фаз

Небольшое смещение может вызвать:

плохой запуск;
неровный холостой ход;
потерю тяги;
ошибки корреляции;
повышенный расход топлива;
увеличение токсичности выхлопа.

Значительный перескок или обрыв в двигателе с возможным контактом клапанов и поршней может привести к деформации клапанов, повреждению направляющих, поршней, распределительных валов и головки блока.

Ремонт

регулировка клапанных зазоров;
замена гидрокомпенсаторов или толкателей;
замена рокеров;
замена распределительного вала;
ремонт головки блока;
замена клапанов, направляющих и седел;
очистка или замена клапана VVT;
замена фазорегулятора;
замена ремня, роликов и натяжителя;
замена цепи, направляющих, натяжителя и звездочек;
устранение утечки масла;
восстановление давления масла;
замена поврежденных поршней после контакта с клапанами.

Что проверяют после ремонта

правильное положение валов;
возможность ручного проворачивания двигателя;
натяжение ремня или положение натяжителя;
затяжку одноразовых болтов;
клапанные зазоры;
уровень и давление моторного масла;
отсутствие утечек;
компрессию при необходимости;
заданный и фактический углы фаз;
отсутствие повторных кодов;
шум после холодного запуска;
работу двигателя после прогрева;
тягу под нагрузкой.

Практические случаи

Цепь шумела только несколько секунд после запуска

Причиной оказалась не только цепь, но и изношенный натяжитель, терявший давление после стоянки. Замена только цепи не устранила бы холодный шум.

Ошибку фаз ошибочно приписали датчику

Электрический сигнал датчика был исправен. Механическая проверка показала перескок привода на один зуб после неправильной установки ремня.

Двигатель цокал после замены масла

Вязкость не соответствовала требованиям, а один гидрокомпенсатор медленно наполнялся. После заливки правильного масла шум уменьшился, но изношенный компенсатор потребовал замены.

Низкая компрессия без повреждения поршневых колец

Слишком малый клапанный зазор не позволял выпускному клапану полностью закрываться. После ремонта седла и регулировки герметичность восстановилась.

Новый ремень быстро сместился к краю шкива

Причиной был перекошенный натяжной ролик и поврежденное посадочное место. Повторная замена ремня без устранения перекоса привела бы к его разрушению.

Фазорегулятор заменили без проверки давления масла

Новый регулятор также работал нестабильно. Причиной было низкое давление в головке из-за загрязненного канала и изношенных опор распределительного вала.

Типичные ошибки

считать газораспределительный механизм только ремнем или цепью;
менять датчик без проверки механических фаз;
не проверять давление и спецификацию моторного масла;
оценивать цепь только по пробегу;
устанавливать ремень по старым окрашенным меткам;
не использовать фиксаторы валов;
проворачивать валы независимо на интерференционном двигателе;
повторно использовать одноразовые болты;
заменять ремень без роликов и натяжителя;
не устранять утечку масла на ремень;
заменять один натяжитель при изношенной цепи;
игнорировать направляющие и звездочки;
регулировать клапаны при неправильной температуре;
не проверять подъем изношенных кулачков;
считать отсутствие кодов доказательством правильных фаз;
не проворачивать двигатель вручную после сборки;
запускать двигатель при подозрении на контакт клапанов с поршнями.

Товарные группы TESMA

Частые вопросы

Газораспределительный механизм и привод ГРМ - это одно и то же?

Нет. Привод синхронизирует валы, а газораспределительный механизм также включает клапаны, распределительные валы, пружины, толкатели, рокеры и системы изменения фаз.

Что происходит при смещении фаз?

Ухудшаются наполнение и очистка цилиндров. Возможны тяжелый запуск, нестабильная работа, потеря мощности, ошибки корреляции и контакт клапанов с поршнями.

Может ли цепь ГРМ растянуться?

Да. Изнашиваются шарниры звеньев, направляющие, натяжители и звездочки. В результате увеличивается фазовое отклонение.

Можно ли оценить ремень только визуально?

Нет. Ремень может иметь критический возраст или внутреннее повреждение без очевидных внешних трещин.

Почему цепь шумит только на холодную?

Проверяют натяжитель, обратный клапан, давление масла, направляющие, цепь и фазорегуляторы.

Что означает ошибка корреляции коленчатого и распределительного валов?

Она указывает на несоответствие сигналов, но причиной могут быть механические фазы, фазорегулятор, клапан VVT, датчик, проводка или задающий диск.

Почему неправильный клапанный зазор опасен?

Малый зазор может привести к потере герметичности и прогару клапана, а большой - к шуму, ударному износу и уменьшению подъема.

Нужно ли менять водяной насос вместе с ремнем?

Если насос приводится ремнем ГРМ и входит в регламентную процедуру, его состояние или замену учитывают при том же ремонте.

Можно ли повторно использовать болт фазорегулятора?

Только если это прямо разрешено производителем. Многие такие болты работают с угловой дотяжкой и являются одноразовыми.

Когда после обрыва ремня нужно снимать головку блока?

Если конструкция допускает контакт клапанов с поршнями или компрессия и пневмотест показывают потерю герметичности, головку дефектуют.

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще прочитать по этой теме

Вывод

Газораспределительный механизм управляет наполнением и очисткой цилиндров, герметичностью камер сгорания и фазами работы двигателя. К нему относятся не только ремень или цепь, но и распределительные валы, клапаны, пружины, толкатели, рокеры, гидрокомпенсаторы и фазорегуляторы.

Диагностика должна сочетать проверку механических фаз, привода ГРМ, клапанных зазоров, давления масла, компрессии и электронного управления. Замена деталей без локализации причины может не устранить шум, ошибку фаз или нестабильную работу двигателя.