Газораспределительный механизм ВАЗ 21081

Лабораторная работа №2

Газораспределительный механизм

1) Назначение ГРМ

ГРМ служит для управления процессами наполнения цилиндров воздухом или топливно-воздушной смесью и выпуска отработавших газов из цилиндров.

Управление процессами выпуска и впуска осуществляется путем открытия и закрытия отверстий в цилиндре двигателя от угла поворота кривошипа коленчатого вала.

2) Типы и виды ГРМ

а) Двигатели с распредвалом в блоке цилиндров

Нижнеклапанные

Нижнеклапанный двигатель (L-Head, Flathead, Side-Valve) — двигатель, у которого распредвал расположен в блоке и клапана расположены также в блоке, в ряд сбоку от цилиндров, тарелками вверх. Привод непосредственно от расположенного под ними распредвала.

Плюсы схемы — малая шумность, простота изготовления. Минусы — из-за сложного пути бензовоздушной смеси значительно ухудшается наполнение цилиндров, как следствие — достигается ощутимо меньшая мощность по сравнению с остальными конфигурациями. Кроме того, долгий путь выхлопных газов может способствовать перегреву двигателей, работающих в тяжёлых условиях.

Вплоть до 1950-х годов, благодаря своей простоте и дешевизне двигатели с таким ГРМ были наиболее распространены на легковых (кроме спортивных) и грузовых автомобилях. В 1950-х годах стали массово внедрять верхнеклапанные двигатели, лишённые присущих нижнеклапанной схеме недостатков. На грузовых автомобилях эта схема использовалась намного дольше, например, грузовик ГАЗ-52 выпускался до 1990-х годов. Двигатель получался громоздким, дорогим, поэтому схема не получила особого распространения.

Со смешанным расположением клапанов

У такого двигателя обычно впускные клапана находятся в головке блока, как у верхнеклапанного мотора, и приводятся в действие при помощи штанг-толкателей, а выпускные — в блоке, как у нижнеклапанного двигателя. Распредвал был один и был расположен в блоке, как у обычного нижнеклапанного мотора.

Эта схема обладает тем преимуществом, что её мощность ощутимо выше, чем у «чистого» нижнеклапанного. Как правило, такие двигатели переделывались из нижнеклапанных.

Верхнеклапанные

У этих двигателей клапана расположены в головке цилиндров, а распредвал — в блоке. Привод клапанов — штангами-толкателями через коромысла.

Плюс такой схемы — относительно простая конструкция. Минус — очень большая инерционность механизма газораспределения, что сильно ограничивает максимальные обороты коленчатого вала двигателя и, следовательно, мощность. Кроме того, такая схема в большинстве случаев не даёт использовать больше двух клапанов на цилиндр, усложняет проектирование впускных и выпускных окоон в головке цилиндров с высокоэффективной конфигурацией. Двигатели этой схемы как правило низкооборотные, относительно тихоходные, но с гибкой моментной характеристикой. Если не используются гидравлические толкатели, такой двигатель будет одним из наиболее шумных по сравнению с остальными схемами.

В СССР первым массовым верхнеклапанным мотором стал двигатель «Волги» ГАЗ-21 . Из отечественных, такой механизм газораспределения имели такие автомобили, как «Волга» (все карбюраторные модели), «Москвич» всех моделей от —407 до —408 включительно, все грузовики с двигателями конфигурации V8.

б) Двигатели с распредвалом в головке цилиндров

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке

В зависимости от конкретной конфигурации привода клапанов, выделяют двигатели с:

· Приводом клапанов коромыслами (Москвич-412, старые модели BMW, Honda) — клапана расположены по бокам от распредвала (обычно, V-образно), приводятся в движение насаженными на общую ось коромыслами, которые кулачки вала толкают с одного конца, а другой приводит в движение стержни клапанов;

· Приводом клапанов рычагами (ВАЗ-2101, −06, …) — распредвал над расположенными в ряд клапанами, приводит их посредством рычагов, опирающихся на шаровую опору, толкая их кулачками примерно посередине; минус — повышенная шумность, высокие нагрузки в месте контакта кулачков вала и рычагов, сложная регулировка клапанного зазора.

· Приводом клапанов толкателями (ВАЗ-2108, многие высокооборотные двигатели) — очень простой механизм с минимальной инерцией деталей, в котором распредвал расположен прямо над клапанами, расположенными тарелками вниз, и приводит их в движение через цилиндрические толкатели; минус — меньшая эластичность характеристики двигателя, сложная регулировка клапанного зазора.

Двигатель с двумя распредвалами в головке цилиндров

При этом существуют две серьёзно различающиеся разновидности этого механизма, отличающиеся количеством клапанов.

С двумя клапанами на цилиндр

В головке цилиндров расположены два распредвала, один из которых приводит впускные клапана, второй — выпускные. Эта схема применялась в 1960-х — 1970-х годах на высокопотенциальных двигателях таких автомобилей, как Fiat 125, Jaguar, Alfa-Romeo, а так же опытном двигателе гоночных автомобилей Москвич-412Р, Москвич-Г4. В настоящее время не применяется.

Схема позволяет значительно увеличить количество оборотов коленчатого вала без вредных последствий для ГРМ за счёт уменьшения его инерции, следовательно, увеличить мощность, снимаемую с двигателя. Например, мощность спортивной модификации двигателя Москвича-412 развивала более 100 л.с.